JPH11142883A - カラー液晶パネルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 貼り合わせ精度に左右されないＩＰＳ方式の
高開口率のカラー液晶パネルを提供することを目的とす
る。 【解決手段】 透明絶縁基板２の上に厚い透明絶縁層２
７を形成し、厚い透明絶縁層の上に対向電極４１とスト
ライプ状または島状の着色層１９を形成し、着色層間に
位置する対向電極４１の上に電着法により黒色着色層２
９を形成してブラックマトリクスとしたアクティブ基板
と、別の透明絶縁基板とをパネル化してＩＰＳ方式のカ
ラー液晶パネルとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カラー画像表示機
能を有する液晶パネル、特に視野角の広いＩＰＳ方式の
液晶パネルおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の微細加工技術、液晶材料技術およ
び実装技術などの進歩により、５〜５０ｃｍ対角の液晶
パネルでＣＲＴと比較しても遜色の無いテレビジョン画
像や各種の画像表示が商用ベースで提供されている。ま
た、液晶パネルを構成する２枚のガラス基板の一方に
Ｒ，Ｇ，Ｂの三色の着色層を形成しておくことにより、
カラー表示も容易に実現している。特にスイッチング素
子を絵素毎に内蔵させた、いわゆるアクティブ型の液晶
パネルでは、クロストークも少なくかつ高速応答で高い
コントラスト比を有する画像が保証されている。

【０００３】これらの液晶パネルは、走査線としては１
００〜１０００本、信号線としては２００〜２０００本
程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は大画面
化と高精細化が同時に進行している。

【０００４】図１０は液晶パネルへの実装状態を示し、
液晶パネル１を構成する一方の透明絶縁基板、例えばガ
ラス基板２の上に形成された走査線の電極端子群６に駆
動信号を供給する半導体集積回路チップ３を直接に接続
するＣＯＧ（Chip-On-Glass）方式や、例えばポリイミ
ド系樹脂薄膜をベースとし、金メッキされた銅箔の端子
（図示せず）を有するＴＣＰフィルム４を信号線の電極
端子群５に導電性媒体を含む適当な接着剤で圧接して固
定するＴＣＰ方式などの実装手段によって、電気信号が
画像表示部に供給される。ここでは便宜上二つの実装方
式を同時に図示しているが、実際には何れかの方式が適
宜選択されることは言うまでもない。

【０００５】７，８は液晶パネル１の中央部の画像表示
部と信号線および走査線の電極端５，６との間を接続す
る配線路で、必ずしも電極端子群５，６と同一の導電材
で構成される必要はない。９は全ての液晶セルに共通の
透明導電性の対向電極を有するもう１枚の透明絶縁基板
であるガラス基板で、液晶パネル１を構成する２枚のガ
ラス基板２，９は樹脂性のファイバやビーズなどのスペ
ーサ材によって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成さ
れ、その間隙（ギャップ）は、ガラス基板２，９の周縁
部において、有機性樹脂よりなるシール材と封口材とで
封止された閉空間になっており、この閉空間に液晶が充
填されている。

【０００６】カラー表示を実現する場合には、ガラス基
板９の閉空間側に着色層と称する染料または顔料のいず
れか一方もしくは両方を含む厚さ１〜２μｍ程度の有機
薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、その場
合にはガラス基板９は別名カラーフィルタと呼称され
る。そして液晶材料の性質によってはガラス基板９の上
面またはガラス基板２の下面のいずれかもしくは両面上
に偏光板が貼付され、液晶パネル１は電気光学素子とし
て機能する。

【０００７】図１１は、スイッチング素子として例えば
薄膜の絶縁ゲート型トランジスタを絵素毎に配置したア
クティブ型液晶パネルの等価回路図である。実線で描か
れた素子は一方のガラス基板であるアクティブ基板２の
上に、そして破線で描かれた素子はもう一方のガラス基
板９の上に形成されている。走査線１１と信号線１２
は、例えば非晶質シリコンを半導体層とし、シリコン窒
化層をゲート絶縁層とするＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１０の形成と同時にアクティブ基板２（一方のガラス基
板）の上に作製される。

【０００８】液晶セル１３はアクティブ基板２の上に形
成された透明導電性の絵素電極１４と、カラーフィルタ
９（もう一方のガラス基板）の上に形成された同じく透
明導電性の対向電極１５と、２枚のガラス基板２，９で
構成された閉空間を満たす液晶１６とで構成され、電気
的にはコンデンサと同じ扱いで良い。液晶セル１３の時
定数を大きくするための蓄積容量の構成に関しては幾つ
かの選択が可能で、例えば図１１では蓄積容量１７は全
絵素に共通の共通電極１８と絵素電極１４とが、絶縁ゲ
ート型トランジスタのゲート絶縁層などの絶縁層を介し
て構成される。

【０００９】図１２はカラー表示用液晶パネルの要部断
面図である。染色された感光性ゼラチンまたは着色性感
光性樹脂などよりなる着色層１９は先述したように、カ
ラーフィルタ９の閉空間側で絵素電極１４に対応してＲ
ＧＢの三原色で所定の配列にしたがって配置されてい
る。全ての絵素電極１４に共通の対向電極１５は着色層
１９の介在による液晶セル内での電圧配分損失を回避す
るためには図示したように着色層１９の上に形成され
る。液晶１６に接して２枚のガラス基板２，９の上に被
着された、例えば０．１μm程度の膜厚のポリイミド系
樹脂薄膜層２０は液晶分子を決められた方向に揃えるた
めの配向膜である。加えて液晶１６にツイスト・ネマチ
ック（ＴＮ）型のものを用いる場合には上下に２枚の偏
光板２１を必要とする。

【００１０】Ｒ，Ｇ，Ｂの着色層１９の境界に低反射性
の不透明膜２２を配置すると、アクティブ基板２の上の
信号線１２などの配線層からの反射光を防止できて画像
のコントラスト比が向上し、またスイッチング素子であ
るＴＦＴ１０の外部光照射によるＯＦＦ動作時のリーク
電流の増大が防げて強い外光の下でも液晶パネルを動作
させることが可能となり、既にブラックマトリクス（Ｂ
Ｍ）として実用化されている。ＢＭの構成も多数考えら
れるが、隣り合った着色層の境界における段差の発生と
光の透過率などを考慮するとコスト的には不利である
が、０．１μm程度の膜厚のＣｒ薄膜が簡便でかつ合理
的である。

【００１１】なお、図１２において理解を簡単にするた
め、ＴＦＴ１０，走査線１１および蓄積容量１７に加え
て裏面光源やスペーサなどの構成要素も省略している。
２３は絵素電極１４とＴＦＴ１０のドレインとを接続す
るための導電性薄膜で、一般的には信号線１２と同一の
部材で同時に形成されドレイン配線（電極）と称され
る。ここでは図示しなかったが、対向電極１５は画像表
示部より僅かに外よりの外周部で適当な導電性ペースト
を介してＴＦＴ１０を有するアクティブ基板２の上の適
当な導電性パターンに接続され、電極端子群５，６の一
部に組み込まれて電気的接続が与えられている。

【００１２】上記した従来のＴＮ液晶を用いた液晶セル
では視野角が狭い欠点があり、液晶パネルの画面サイズ
が小さい間は火急の開発課題ではなかったが、対角２５
ｃｍを超え、モニターなどの用途で複数の人間が同時に
画面を見るようになってきたことから、視野角拡大のた
めの技術開発が急速に加速された。

【００１３】視野角を拡大するＩＰＳ（In-Plain-Switc
hing）方式の液晶パネルにおいては、図１３に示したよ
うに、液晶セルはアクティブ基板２の上に所定の距離
（10〜20μm）を隔てて形成された櫛形の一対の対向電
極４１と絵素電極４２と、２枚のガラス板２，９間に充
填された液晶とで構成され、従来の液晶パネルと比較す
ると、アクティブ基板２の上に透明導電性の絵素電極１
４とカラーフィルタの一主面の上の対向電極１５は不要
となっている。なお、絵素電極４２は絶縁ゲート型トラ
ンジスタのドレインに接続されてアクティブ化可能であ
るが、ここでは詳細は省略する。因みに４３は液晶セル
内の液晶分子の配列状態を示している。

【００１４】最近は対角２５ｃｍ以上の大型パネルにお
いても表示容量と表示画質の向上のために高精細化が同
時に進行し、開口率の確保も要求される結果、ＢＭ幅を
細くすると同時に液晶パネルを構成する２枚の基板２，
９の貼り合せ精度向上が俄かに技術的課題となってき
た。具体的には貼り合せ精度が、従来は数μmで十分で
あったが、開口率を８０％以上に高めるためには２μm
以下の高精度を要求されるようになってきた。

【００１５】液晶パネルの貼り合せ精度は、アクティブ
基板とカラーフィルタの加工精度および貼り合せ工程に
おける上記二つの基板の貼り合せ精度の総和であり、当
然のことではあるが液晶パネルが大きい程、ガラス基板
が大きい程、ガラス基板の反りやウネリも加算されて精
度は低下する。

【００１６】貼り合せ時に２枚の基板を精度１〜２μm
で重ね合わせることは、大型基板の高精度露光機の機構
や実力から考えてもさほど困難なことではないが、シー
ルの硬化工程で上記したガラス基板の反りもあいまって
実用上確保できる精度は数μmに低下してしまうのが現
状である。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】硬化工程の中でも、特
に重要なことは温度の均一性に関わる問題である。ガラ
ス基板の膨張係数は１℃あたり数ｐｐｍもあるので、例
えば１０℃の温度差が３０ｃｍの大きさを有する２枚の
ガラス基板間にあると１０〜２０μmの伸縮差が生じて
しまうことになる。このため、硬化工程における加熱・
冷却は徐熱・徐冷が必須であるが、余りに時間をかけて
生産性を低下させるわけにもいかない。

【００１８】シール樹脂の熱硬化に当たり１００℃以下
の低温化も検討されているが、一般的に硬化温度が低く
なると、気密性と密着性の低下は免れない。またシール
樹脂中の残留溶剤が液晶に溶け込んで液晶セルの保持率
が低下し、高温および長期動作時に液晶パネルの表示特
性が劣化することも避けられない。紫外線効果型のシー
ル樹脂のみの使用も考えられるが、まだ実用の域には達
していないようである。

【００１９】カラーフィルタの作製に関しても、コスト
的な観点から使用される露光機はプロキシミテイ方式の
ものが大半で、アクティブ基板の作製に用いられるステ
ッパやミラー投影の露光機と比較すると、精度的にはト
ータルピッチ２μｍ程度が量産の限界であり、高精度の
貼り合せには精度的な観点からと課題が多いのが現状で
ある。

【００２０】本発明はかかる現状に鑑みなされたもの
で、視野角の広いＩＰＳ方式の液晶パネルにおいて、色
表示機能を有する着色層をアクティブ基板の上に形成す
ることにより従来の貼り合わせに関連する諸課題を回避
せんとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明のカラー液晶パネ
ルは、絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続され
た絵素電極を有する第１の透明絶縁基板の上に厚い透明
絶縁層を形成し、この厚い透明絶縁層の上に少なくとも
走査線の上と信号線の上に格子状の対向電極を前記絵素
電極とは所定の距離を隔てて形成し、さらにその上に着
色層を色毎に信号線の上または信号線の上と走査線の上
の対向電極を一部含んでストライプの上または島状に形
成し、この着色層間の信号線の上または信号線の上と走
査線の上の対向電極の上に黒色着色層を形成し、このよ
うな第１の透明絶縁基板と、第２の透明絶縁基板との間
に液晶を充填したものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の液晶パネルは、
一主面の上に複数本の走査線を有し、少なくとも一層以
上の絶縁層を介して前記走査線と概ね直交する複数の信
号線を有し、前記走査線と信号線との交点毎に絶縁ゲー
ト型トランジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタの
ドレインに接続された絵素電極と、前記絵素電極とは所
定の距離を隔てて形成された対向電極とを少なくとも各
々１個は有し、前記絵素電極と対向電極で構成する表示
領域の上に顔料を含む着色層を有する第１の透明絶縁基
板と、第２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを
備えた液晶パネルであって、第１の透明絶縁基板の上に
形成された厚い透明絶縁層を介して少なくとも前記走査
線の上と信号線の上に格子状の対向電極が形成され、着
色層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の一
部を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の上
の対向電極の一部を含んで島状に形成されるとともに、
着色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の
信号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔
料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層が形成されて
いることを特徴とする。

【００２３】請求項２に記載の液晶パネルは、一主面の
上に複数本の走査線を有し、少なくとも一層以上の絶縁
層を介して前記走査線と概ね直交する複数の信号線を有
し、前記走査線と信号線との交点毎に絶縁ゲート型トラ
ンジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレイン
に接続された絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離
を隔てて形成された対向電極とを少なくとも各々１個は
有し、前記絵素電極と対向電極で構成する表示領域の上
に顔料を含む着色層を有する第１の透明絶縁基板と、第
２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた液
晶パネルであって、第１の透明絶縁基板の上に形成され
た厚い透明絶縁層を介して前記走査線の上と信号線の上
に格子状の対向電極が形成され、着色層が色毎（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の一部を含んでストラ
イプ状または信号線の上と走査線の上の対向電極の一部
を含んで島状に形成されるとともに、着色層間の信号線
の上の対向電極の上または着色層間の信号線の上と走査
線の上の対向電極の上に染料または顔料の何れかもしく
は両方を含む黒色着色層が形成され，着色層と黒色着色
層の上に透明絶縁層が形成されていることを特徴とす
る。

【００２４】請求項３に記載の液晶パネルは、一主面の
上に複数本の走査線を有し、少なくとも一層以上の絶縁
層を介して前記走査線と概ね直交する複数の信号線を有
し、前記走査線と信号線との交点毎に絶縁ゲート型トラ
ンジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレイン
に接続された絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離
を隔てて形成された対向電極とを少なくとも各々１個は
有し、前記絵素電極と対向電極で構成する表示領域の上
に顔料を含む着色層を有する第１の透明絶縁基板と、第
２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた液
晶パネルであって、第１の透明絶縁基板の上に形成され
た厚い透明絶縁層を介して少なくとも前記走査線の上と
信号線の上に格子状の対向電極と、ドレインの上の開口
部を含んで表示領域の上に絵素電極とが形成され、着色
層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の一部
を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の上の
対向電極の一部を含んで島状に形成されるとともに、着
色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の信
号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔料
の何れかもしくは両方を含む黒色着色層が形成されてい
ることを特徴とする。

【００２５】請求項４に記載の液晶パネルは、一主面の
上に複数本の走査線を有し、少なくとも一層以上の絶縁
層を介して前記走査線と概ね直交する複数の信号線を有
し、前記走査線と信号線との交点毎に絶縁ゲート型トラ
ンジスタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレイン
に接続された絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離
を隔てて形成された対向電極とを少なくとも各々１個は
有し、前記絵素電極と対向電極で構成する表示領域の上
に顔料を含む着色層を有する第１の透明絶縁基板と、第
２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた液
晶パネルであって、第１の透明絶縁基板の上に形成され
た厚い透明絶縁層を介して少なくとも前記走査線の上と
信号線の上に格子状の対向電極と、ドレインの上の開口
部を含んで表示領域の上に絵素電極とが形成され、着色
層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の一部
を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の上の
対向電極の一部を含んで島状に形成されるとともに、着
色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の信
号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔料
の何れかもしくは両方を含む黒色着色層が形成され、着
色層と黒色着色層の上に透明絶縁層が形成されているこ
とを特徴とする。

【００２６】請求項５に記載の液晶パネルの製造方法
は、請求項１に記載の液晶パネルの製造方法であって、
第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
走査線、信号線、および絶縁ゲート型トランジスタのド
レインに接続された絵素電極を形成する工程と、第１の
透明絶縁基板の上に厚い透明絶縁層を形成する工程と、
この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
線の上とに対向電極を形成する工程と、信号線の上の対
向電極の一部を含んで着色層を色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にス
トライプ状または信号線の上と走査線の上の対向電極の
一部を含んで島状に形成する工程と、電着によって着色
層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の信号
線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔料の
何れかもしくは両方を含む黒色着色層を形成する工程と
を有することを特徴とする。

【００２７】請求項６に記載の液晶パネルの製造方法
は、請求項２に記載の液晶パネルの製造方法であって、
第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
走査線、信号線、および絶縁ゲート型トランジスタのド
レインに接続されたドレインを形成する工程と、第１の
透明絶縁基板の上に厚い透明絶縁層を形成する工程と、
この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
線の上とに対向電極を形成する工程と、信号線の上の対
向電極の一部を含んで着色層を色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にス
トライプ状または信号線の上と走査線の上の対向電極の
一部を含んで島状に形成する工程と、電着によって着色
層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の信号
線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔料の
何れかもしくは両方を含む黒色着色層を形成する工程
と，着色層と黒色着色層の上に透明絶縁層を形成する工
程とを有することを特徴とする。

【００２８】請求項７に記載の液晶パネルの製造方法
は、請求項３に記載の液晶パネルの製造方法であって、
第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
走査線、および信号線を形成する工程と、絶縁ゲート型
トランジスタのドレインの上に開口部を有する厚い透明
絶縁層を第１の透明絶縁基板の上に形成する工程と、こ
の厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号線
の上とに対向電極を、また開口部を含んで絵素電極とを
形成する工程と、信号線の上の対向電極の一部を含んで
着色層を色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号
線の上と走査線の上の対向電極の一部を含んで島状に形
成する工程と、電着によって着色層間の信号線の上の対
向電極の上または着色層間の信号線の上と走査線の上の
対向電極の上に染料または顔料の何れかもしくは両方を
含む黒色着色層を形成する工程とを有することを特徴と
する。

【００２９】請求項８に記載の液晶パネルの製造方法
は、請求項４に記載の液晶パネルの製造方法であって、
第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
走査線、および信号線を形成する工程と、絶縁ゲート型
トランジスタのドレインの上に開口部を有する厚い透明
絶縁層を第１の透明絶縁基板の上に形成する工程と、こ
の厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号線
の上とに対向電極を、また開口部を含んで絵素電極とを
形成する工程と、信号線の上の対向電極の一部を含んで
着色層を色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号
線の上と走査線の上の対向電極の一部を含んで島状に形
成する工程と電着によって着色層間の信号線の上の対向
電極の上または着色層間の信号線の上と走査線の上の対
向電極の上に染料または顔料の何れかもしくは両方を含
む黒色着色層を形成する工程と，着色層と黒色着色層の
上に透明絶縁層を形成する工程とを有することを特徴と
する。

【００３０】請求項１の液晶パネルによれば、色表示機
能を有する着色層が対向電極と絵素電極とで構成する液
晶セルの上に形成され、またＢＭ機能を有する黒色着色
層が対向電極の上に、それぞれ高精度で形成されてい
る。したがって着色層と液晶セルとの相対的な位置精度
が向上する。また、画像表示に寄与しない対向電極が同
じく画像表示に寄与しない走査線の上と信号線の上に形
成されるので、開口率も向上する。

【００３１】請求項２の液晶パネルによれば、着色層と
黒色着色層とが透明絶縁層で覆われるので、請求項１と
同じ作用に加えて着色層と黒色着色層からの不純物の溶
出やガス成分の放出が抑制され、液晶パネルの信頼性が
向上する。

【００３２】請求項３の液晶パネルによれば、絵素電極
と対向電極とが同一面の上に形成されるので、請求項１
と同じ作用に加えて上記電極間に印可された駆動電圧の
効率が向上し、外部駆動回路からの駆動電圧を低下させ
ることができる。

【００３３】請求項４の液晶パネルによれば、着色層と
黒色着色層とが透明絶縁層で覆われるので、請求項３と
同じ作用に加えて着色層と黒色着色層からの不純物の溶
出やガス成分の放出が抑制され、液晶パネルの信頼性が
向上する。

【００３４】請求項５の液晶パネルの製造方法によれ
ば、パネル製造に際し、対向電極の上に黒色着色層が電
着で形成されるので、着色層と黒色着色層との段差が解
消され、請求項１と同じ作用に加えて配向処理が容易と
なり、表示画質が向上する作用がある。

【００３５】請求項６の液晶パネルの製造方法によれ
ば、さらに着色層と黒色着色層とが透明絶縁層で覆われ
るので、着色層と黒色着色層からの不純物の溶出やガス
成分の放出が抑制され、液晶パネルの信頼性が向上す
る。

【００３６】請求項７の液晶パネルの製造方法によれ
ば、パネル製造に際し、絵素電極と対向電極とが同一面
の上に形成されるので、外部駆動回路からの駆動電圧を
低下させることができる。

【００３７】請求項８の液晶パネルの製造方法によれ
ば、さらに、着色層と黒色着色層からの不純物の溶出や
ガス成分の放出が抑制されるとともに、外部駆動回路か
らの駆動電圧を低下させることができて、高い信頼性の
液晶パネルが得られる。

【００３８】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図９を用いて説明する。なお、従来例と同一の機能を
有する部位については同じ符号を付することにする。 （実施の形態１）図１は本発明の（実施の形態１）によ
るアクティブ基板の平面図を示し、図２（ａ）〜
（ｄ），図３は図１のＡ−Ａ’線上の工程断面図を示
し、図４は本発明の（実施の形態１）によるアクティブ
基板の他の平面図を示す。

【００３９】図１において、２７は第１の透明絶縁基板
２の上に形成された厚い透明絶縁層、４１は厚い透明絶
縁層２７を介して少なくとも走査線の上と信号線の上
（共に図示せず）に形成された格子状の対向電極、４２
は第１の透明絶縁基板２の絶縁ゲート型トランジスタの
ドレイン電極（図示せず）に接続された絵素電極であ
る。また着色層１９は色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上
の対向電極４１の一部を含んでストライプ状に透明絶縁
層４１の上に形成されている。

【００４０】（実施の形態１）における工程では、まず
図２（ａ）に示されたように、第１の透明絶縁基板２の
一主面の上に少なくともスイッチング素子である絶縁ゲ
ート型トランジスタ１０と走査線１１（図示せず）、信
号線１２およびドレイン電極２３とドレイン電極２３に
接続された絵素電極４２を逐次形成して第１の透明絶縁
基板２をアクティブ化する。２５は先述したようにゲー
ト絶縁層などの透明な絶縁層であり、走査線１１と信号
線１２との間の短絡確率を低下させるため、異種類の絶
縁層で積層化されることも多い。２６は絶縁ゲート型ト
ランジスタ１０のチャネルを構成する半導体層を模式的
に示したものである。

【００４１】次に、図２（ｂ）に示したように、第１の
透明絶縁基板２の一主面の上に厚い透明絶縁層２７を形
成し、表面を平坦化する。透明絶縁層２７としては感光
性の例えば、日本合成ゴム（株）製の商品名オプトマー
ＰＣ３０２を用いると、透明絶縁層２７の形成と図示は
しないが信号線１２と走査線１１の端子電極５，６の上
への開口部形成が同時に行えて合理的である。

【００４２】引き続き、図２（ｃ）に示したように、好
ましくは絶縁ゲート型トランジスタ１０の上も含んで走
査線１１の上と信号線１２の上の透明絶縁層２７の上に
格子状の導電性の対向電極４１を絵素電極４２と所定の
距離を隔てて形成する。絶縁ゲート型トランジスタ１０
の上に延長された対向電極４１は外部光を遮断する光シ
ールドを構成する。

【００４３】透明絶縁層２７を厚く、少なくとも１μｍ
好ましくは２〜３μｍの膜厚で形成すると良い理由は、
透明絶縁層２７の平坦化に加えて、対向電極４１が透明
絶縁層２７を介して走査線１１や信号線１２と構成する
静電容量をできるだけ小さくしたいからである。なぜな
ら、これらの静電容量は走査線１１や信号線１２の電気
的な負荷を重くして液晶パネルの消費電力を増大させる
し、応答速度を低下させたり、クロストーク等の画質低
下をもたらすからである。

【００４４】対向電極４１の形成後、図１と図２（ｄ）
とに示したように、第１の透明絶縁基板２の一主面の上
に顔料を分散させた感光性樹脂を用いて写真食刻法で顔
料を含む着色層１９を、信号線１２の上の対向電極４１
の一部を含んで色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ（縦
縞）状に形成する。または図４に示したように信号線１
２と走査線１１の上の対向電極４１の一部を含んで絵素
毎に島（ドット）状に形成しても良い。

【００４５】この後、図３に示したように、電着法によ
り着色層１９間で信号線１２の上の対向電極４１の上
に、または島状の着色層１９間の周囲で信号線１２と走
査線１１の上の対向電極４１の上に、黒い染料または顔
料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層２９を析出さ
せる。そのためには、対向電極４１のパターンをアクテ
ィブ基板２の周縁部に延長して配置して適当な電位供給
個所とし、電位供給個所にクリップなどの冶具を用いて
直流電位を与え、絶縁容器中の黒い染料また顔料の何れ
かもしくは両方を含む電着液中にアクティブ基板２を浸
漬させることで電着が実施されるが、ここでは詳細は省
略する。

【００４６】黒色着色層２９の厚みは着色層１９と同じ
になるようにして、着色層１９と黒色着色層２９とがほ
ぼ平坦となるようにする。もちろん、３色（Ｒ，Ｇ，
Ｂ）の着色層１９も厚みが揃うように顔料の分散度と透
過率を考慮しておくことが望ましい。以上の製造工程を
経て本発明の（実施の形態１）によるアクティブ基板が
完成する。

【００４７】このようにして、色表示機能を有する着色
層１９を形成されたアクティブ基板２は、第２の透明絶
縁基板と貼り合わせられてパネル化され、ＩＰＳ方式の
カラー液晶パネルが完成する。

【００４８】（実施の形態２）図５は本発明の（実施の
形態２）によるアクティブ基板の工程を示す。（実施の
形態２）においても図２（ａ）〜（ｄ）と図３に示した
ように、着色層１９と黒色着色層２９の形成までは（実
施の形態１）と同一の製造工程で進行し、引き続き、図
５に示したように、着色層１９と黒色着色層２９の上に
保護用の透明絶縁層３０を形成する。その厚みは0.1か
ら0.3μmと比較的、薄く形成するとよい。

【００４９】透明絶縁層３０を着色層１９と黒色着色層
２９の上に形成すると良い理由は、一つには電着法で形
成される黒色着色層２９からの好ましからざるイオン性
不純物の液晶中への溶出を防止することであり、二つに
は着色層１９と黒色着色層２９からの好ましからざるガ
ス放出を防止することである。これらの溶出または放出
成分は液晶中に溶け込んで液晶を劣化させる障害をもた
らし易く、特に高温時の動作では留意せねばならない事
項であり、従来のカラーフィルタにおいてもＯＣ（オー
バーコート）保護膜として周知の技術である。

【００５０】以上で（実施の形態２）によるアクティブ
基板２が完成する。そして第２の透明絶縁基板と貼り合
わせられてパネル化され、カラー液晶パネルが完成す
る。 （実施の形態３）図６は本発明の（実施の形態３）によ
るアクティブ基板の平面図を示し、図７（ａ）〜
（ｃ），図８（ａ）（ｂ）は図６のＡ−Ａ’線上の工程
断面図を示す。

【００５１】（実施の形態３）においては、まず図７
（ａ）に示されたように、第１の透明絶縁基板２の一主
面の上に少なくともスイッチング素子である絶縁ゲート
型トランジスタ１０と走査線１１（図示せず）、信号線
１２およびドレイン電極２３を逐次形成して第１の透明
絶縁基板２をアクティブ化する。

【００５２】次に、図７（ｂ）に示したように、ドレイ
ン電極２３の上に開口部３１を有するように第１の透明
絶縁基板２の一主面の上に厚い透明絶縁層２７を形成
し、表面を平坦化する。透明絶縁層２７としては先述し
たように感光性の例えば、日本合成ゴム（株）製の商品
名オプトマーＰＣ３０２を用いると合理的である。

【００５３】引き続き、図５（ｃ）に示したように、透
明絶縁層２７の上に好ましくは絶縁ゲート型トランジス
タ１０の上も含んで走査線１１の上と信号線１２の上に
格子状の対向電極４１と、開口部３１を含んで絵素電極
４２とを所定の距離を隔てて同一の導電性材質で形成す
る。

【００５４】対向電極４１と絵素電極４２の形成後、図
６と図８（ａ）とに示したように、第１の透明絶縁基板
２の一主面の上に顔料を分散させた感光性樹脂を用いて
写真食刻法で顔料を含む着色層１９を、信号線１２の上
の対向電極４１の一部を含んで色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）にス
トライプ（縦縞）状に形成する。または図示はしないが
（実施の形態１）（実施の形態２）のように絵素毎に島
（ドット）状に形成しても良い。

【００５５】この後、図８（ｂ）に示したように、電着
法により着色層１９の間で信号線１２の上の対向電極４
１の上に、または島状の着色層１９間の周囲での信号線
１２と走査線１１の対向電極４１の上に、黒い染料また
は顔料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層２９を析
出させる。以上の製造工程を経て本発明の（実施の形態
３）によるアクティブ基板が完成する。

【００５６】このようにして、色表示機能を有する着色
層１９を形成されたアクティブ基板２は、第２の透明絶
縁基板と貼り合わせられてパネル化され、ＩＰＳ方式の
カラー液晶パネルが完成する。

【００５７】（実施の形態４）図９は本発明の（実施の
形態４）によるアクティブ基板の工程断面図を示す。
（実施の形態４）においても図７（ａ）〜（ｃ）と図８
（ａ），（ｂ）に示したように、着色層１９と黒色着色
層２９の形成までは（実施の形態３）と同一の製造工程
で進行し、引き続き、図９に示したように、着色層１９
と黒色着色層２９の上に比較的薄い透明絶縁層３０を形
成する。以上で（実施の形態４）によるアクティブ基板
２が完成する。そして第２の透明絶縁基板と貼り合わせ
られてパネル化され、カラー液晶パネルが完成する。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明のカラー液晶パネル
によれば、色表示機能を有する着色層が表示領域に、ま
たＢＭ機能を有する黒色着色層が対向電極の上に高精度
で形成されているので、着色層と液晶セルとの相対的な
位置精度が向上して開口率が向上し、従来のようにパネ
ル化工程における貼り合わせ精度で開口率が左右されな
くなる。加えて画像表示に寄与しない対向電極が同じく
走査線と信号線の上に形成されているので、さらに開口
率が向上する。また本発明のカラー液晶パネルによれ
ば、上記と同様に開口率の高い液晶パネルが得られるだ
けでなく、着色層と黒色着色層とが透明絶縁層で覆われ
るので、着色層と黒色着色層からの不純物の溶出やガス
成分の放出が抑制され、液晶パネルの信頼性が向上す
る。あるいは着色層と黒色着色層の材料純度に特に配慮
する必要がなくなり、材料コストが低下する。

【００５９】さらに本発明のカラー液晶パネルによれ
ば、上記と同様に開口率の高い液晶パネルが得られるだ
けでなく、絵素電極と対向電極とが同一面の上に形成さ
れるので、上記電極間に印加された駆動電圧の効率が向
上し、外部駆動回路からの駆動電圧を低下させることが
できる。すなわち、省電力化が推進される。

【００６０】さらに本発明のカラー液晶パネルによれ
ば、上記と同様に開口率が高く、かつ駆動電圧の効率が
向上して消費電力の少ない液晶パネルが得られるだけで
なく、着色層と黒色着色層からの不純物の溶出やガス成
分の放出が抑制されて、高い信頼性を付与させることが
できる。

【００６１】本発明のカラー液晶パネルの製造方法によ
れば、黒色着色層を電着で形成して黒色着色層の厚みを
着色層の厚みと合わせることで、黒色着色層と着色層と
の段差が解消されてアクティブ基板の表面が平坦化さ
れ、その結果ラビングによる配向処理が容易となり、表
示画質が向上する。さらに着色層と黒色着色層を透明絶
縁層で覆うことで、着色層と黒色着色層からの不純物の
溶出やガス成分の放出が抑制され、長時間あるいは高温
度状態での使用に対して信頼性の高い液晶パネルが得ら
れる。

【００６２】また本発明のカラー液晶パネルの製造方法
によれば、絵素電極と対向電極とを同一面の上に配置す
ることで、上記電極間の横方向の有効電圧が増大し、液
晶セルの駆動電圧の効率が向上して消費電力の少ない液
晶パネルが得られ、さらに信頼性の高い液晶パネルが得
られるなどの優れた効果が得られる。

【００６３】以上の説明からも明らかなように、本発明
の要件は、アクティブ基板の表面を平坦化する厚い透明
絶縁層を形成し、透明絶縁層の上に対向電極と顔料を含
む着色層を形成し，あるいは対向電極と絵素電極と顔料
を含む着色層を形成し、ストライプ状またはドット状の
着色層間を電着法により染料または顔料の何れかもしく
は両方を含む黒色着色層で埋めてアクティブ基板の表面
を平坦化し、さらに不純物や不要なガスの放出を防止す
る保護膜を形成したＩＰＳ方式のカラー液晶パネルであ
って、絶縁ゲート型トランジスタなどのスイッチング素
子の構成や材料による差異、および電極線である走査線
や信号線の構成や材料による差異、蓄積容量の構成差な
どは当然本発明に含まれることは言うまでも無いだろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）にかかるアクティブ
基板の平面図

【図２】本発明の（実施の形態１）にかかるアクティブ
基板の工程断面図

【図３】本発明の（実施の形態１）にかかるアクティブ
基板の最終工程断面図

【図４】本発明の（実施の形態１）にかかるアクティブ
基板の他の平面図

【図５】本発明の（実施の形態２）にかかるアクティブ
基板の最終工程断面図

【図６】本発明の（実施の形態３）にかかるアクティブ
基板の平面図

【図７】本発明の（実施の形態３）にかかるアクティブ
基板の工程断面図

【図８】本発明の（実施の形態３）にかかるアクティブ
基板のその後の工程断面図

【図９】本発明の（実施の形態４）にかかるアクティブ
基板の最終工程断面図

【図１０】液晶パネルの実装状態を示す斜視図

【図１１】アクティブ型液晶パネルの等価回路図

【図１２】従来のアクティブ型液晶パネルの要部断面図

【図１３】ＩＰＳ方式の液晶セルの概念図

【符号の説明】

２ アクティブ基板（第１の透明絶縁基板） ９ カラーフィルタ １９ 顔料を含む着色層（Ｒ，Ｇ，Ｂ） ２３ ドレイン電極 ２６ 半導体層 ２７ 厚い透明絶縁層 ２９ 黒色着色層 ３０ 透明絶縁層（保護用） ３１ 透明絶縁層に形成された開口部 ４１ 対向電極 ４２ 絵素電極

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一主面の上に複数本の走査線を有し、少な
   くとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と概ね直交
   する複数の信号線を有し、前記走査線と信号線との交点
   毎に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
   ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
   素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
   少なくとも各々１個は有し、前記絵素電極と対向電極で
   構成する表示領域の上に顔料を含む着色層を有する第１
   の透明絶縁基板と、 第２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた
   カラー液晶パネルであって、 第１の透明絶縁基板の上に形成された厚い透明絶縁層を
   介して少なくとも前記走査線の上と信号線の上に格子状
   の対向電極が形成され、 着色層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の
   一部を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の
   上の対向電極の一部を含んで島状に形成されるととも
   に、 着色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の
   信号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔
   料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層を形成したカ
   ラー液晶パネル。
2. 【請求項２】一主面の上に複数本の走査線を有し、少な
   くとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と概ね直交
   する複数の信号線を有し、前記走査線と信号線との交点
   毎に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
   ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
   素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
   少なくとも各々１個は有し、前記絵素電極と対向電極で
   構成する表示領域の上に顔料を含む着色層を有する第１
   の透明絶縁基板と、 第２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた
   カラー液晶パネルであって、 第１の透明絶縁基板の上に形成された厚い透明絶縁層を
   介して前記走査線の上と信号線の上に格子状の対向電極
   が形成され、 着色層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の
   一部を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の
   上の対向電極の一部を含んで島状に形成されるととも
   に、 着色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の
   信号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔
   料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層が形成され、
   着色層と黒色着色層の上に透明絶縁層を形成したカラー
   液晶パネル。
3. 【請求項３】一主面の上に複数本の走査線を有し、少な
   くとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と概ね直交
   する複数の信号線を有し、前記走査線と信号線との交点
   毎に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
   ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
   素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
   少なくとも各々１個は有し、前記絵素電極と対向電極で
   構成する表示領域の上に顔料を含む着色層を有する第１
   の透明絶縁基板と、 第２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた
   カラー液晶パネルであって、 第１の透明絶縁基板の上に形成された厚い透明絶縁層を
   介して少なくとも前記走査線の上と信号線の上に格子状
   の対向電極と、ドレインの上の開口部を含んで表示領域
   の上に絵素電極とが形成され、 着色層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の
   一部を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の
   上の対向電極の一部を含んで島状に形成されるととも
   に、 着色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の
   信号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔
   料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層を形成したカ
   ラー液晶パネル。
4. 【請求項４】一主面の上に複数本の走査線を有し、少な
   くとも一層以上の絶縁層を介して前記走査線と概ね直交
   する複数の信号線を有し、前記走査線と信号線との交点
   毎に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
   ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
   素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
   少なくとも各々１個は有し、前記絵素電極と対向電極で
   構成する表示領域の上に顔料を含む着色層を有する第１
   の透明絶縁基板と、 第２の透明絶縁基板との間に充填された液晶とを備えた
   カラー液晶パネルであって、 第１の透明絶縁基板の上に形成された厚い透明絶縁層を
   介して少なくとも前記走査線の上と信号線の上に格子状
   の対向電極と、ドレインの上の開口部を含んで表示領域
   の上に絵素電極とが形成され、 着色層が色毎（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に信号線の上の対向電極の
   一部を含んでストライプ状または信号線の上と走査線の
   上の対向電極の一部を含んで島状に形成されるととも
   に、 着色層間の信号線の上の対向電極の上または着色層間の
   信号線の上と走査線の上の対向電極の上に染料または顔
   料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層が形成され、
   着色層と黒色着色層の上に透明絶縁層を形成したカラー
   液晶パネル。
5. 【請求項５】請求項１に記載のカラー液晶パネルの製造
   方法であって、 第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
   走査線、信号線、および絶縁ゲート型トランジスタのド
   レインに接続された絵素電極を形成する工程と、 第１の透明絶縁基板の上に厚い透明絶縁層を形成する工
   程と、 この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
   線の上とに対向電極を形成する工程と、 信号線の上の対向電極の一部を含んで着色層を色毎
   （Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号線の上と走査
   線の上の対向電極の一部を含んで島状に形成する工程
   と、 電着によって着色層間の信号線の上の対向電極の上また
   は着色層間の信号線の上と走査線の上の対向電極の上に
   染料または顔料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層
   を形成する工程とを有するカラー液晶パネルの製造方
   法。
6. 【請求項６】請求項２に記載のカラー液晶パネルの製造
   方法であって、 第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ、
   走査線、信号線、および絶縁ゲート型トランジスタのド
   レインに接続された絵素電極を形成する工程と、 第１の透明絶縁基板の上に厚い透明絶縁層を形成する工
   程と、 この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
   線の上とに対向電極を形成する工程と、 信号線の上の対向電極の一部を含んで着色層を色毎
   （Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号線の上と走査
   線の上の対向電極の一部を含んで島状に形成する工程
   と、 電着によって着色層間の信号線の上の対向電極の上また
   は着色層間の信号線の上と走査線の上の対向電極の上に
   染料または顔料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層
   を形成する工程と，着色層と黒色着色層の上に透明絶縁
   層を形成する工程とを有するカラー液晶パネルの製造方
   法。
7. 【請求項７】請求項３に記載のカラー液晶パネルの製造
   方法であって、 第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ，
   走査線，および信号線を形成する工程と、 絶縁ゲート型トランジスタのドレインの上に開口部を有
   する厚い透明絶縁層を第１の透明絶縁基板の上に形成す
   る工程と、 この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
   線の上とに対向電極を、また開口部を含んで絵素電極と
   を形成する工程と、 信号線の上の対向電極の一部を含んで着色層を色毎
   （Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号線の上と走査
   線の上の対向電極の一部を含んで島状に形成する工程
   と、 電着によって着色層間の信号線の上の対向電極の上また
   は着色層間の信号線の上と走査線の上の対向電極の上に
   染料または顔料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層
   を形成する工程とを有するカラー液晶パネルの製造方
   法。
8. 【請求項８】請求項４に記載のカラー液晶パネルの製造
   方法であって、 第１の透明絶縁基板の上に絶縁ゲート型トランジスタ，
   走査線，および信号線を形成する工程と、 絶縁ゲート型トランジスタのドレインの上に開口部を有
   する厚い透明絶縁層を第１の透明絶縁基板の上に形成す
   る工程と、 この厚い透明絶縁層の上で少なくとも走査線の上と信号
   線の上とに対向電極を、また開口部を含んで絵素電極と
   を形成する工程と、 信号線の上の対向電極の一部を含んで着色層を色毎
   （Ｒ，Ｇ，Ｂ）にストライプ状または信号線の上と走査
   線の上の対向電極の一部を含んで島状に形成する工程と
   電着によって着色層間の信号線の上の対向電極の上また
   は着色層間の信号線の上と走査線の上の対向電極の上に
   染料または顔料の何れかもしくは両方を含む黒色着色層
   を形成する工程と，着色層と黒色着色層の上に透明絶縁
   層を形成する工程とを有するカラー液晶パネルの製造方
   法。