JPH112810A

JPH112810A - 液晶表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH112810A
Application number: JP9154810A
Authority: JP
Inventors: Teruyuki Midorikawa; 川輝行緑; Yasuharu Tanaka; 中康晴田; Masumi Okamoto; 本ますみ岡; Minako Kurosaki; 崎美奈子黒; Muneharu Akiyoshi; 吉宗治秋; Daisuke Miyazaki; 崎大輔宮; Hitoshi Hado; 藤仁羽
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Engineering Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Development and Engineering Corp
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1999-01-06
Anticipated expiration: 2017-06-12
Also published as: TW523624B; US6281955B1; KR100308092B1; JP3844846B2; KR19990006906A

Abstract

(57)【要約】【課題】高品質のカラー表示が可能で、しかも高い歩
留まりで製造することができる液晶表示装置およびその
製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】液晶表示装置のアレイ基板上にカラー・
フィルタを配置するとともに、その各色のフィルタが互
いに重なり部を有するものとして構成する。このように
すると、画素電極へのカップリングを低減して高品質な
カラー画像を表示でき、製造時にそれぞれのフィルタが
はがれたりする不良が生じなくなり、高性能の液晶表示
装置を高い歩留まりで製造することができるようにな
る。さらに、このフィルタの重なり幅や寸法形状を選択
することにより製造時のはがれを顕著に防止することが
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、液晶表示装置およ
びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、
アレイ基板上にカラー・フィルタが配置された液晶表示
装置であって、製造工程においてフィルタのはがれなど
の不良が発生しにくく、高画質のカラー表示が可能な液
晶表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、従来のアクティブ・マトリクス
型液晶表示装置を表す概略断面図である。すなわち、液
晶表示装置１００は、マトリクス状にスイッチング素子
が形成されたアレイ基板１１０と、共通電極が形成され
た対向基板１５０と、これらの基板の間に挟持されてい
る液晶層１７０とにより構成されている。

【０００３】アレイ基板１１０は、基板上にスイッチン
グ素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ
ｆｉｌｍＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）１１４が形成されて
いる。ＴＦＴ１１４は、アモルファス・シリコンなどの
半導体層１１５とゲート電極１１６とを有する。ＴＦＴ
のドレイン部には、信号線１１８が接続され、ソース部
には、ソース電極１２０が接続されている。そして、ソ
ース電極１２０には、有機絶縁膜１２４に形成された開
口１２６を介して透光性の画素電極１３０が接続されて
いる。

【０００４】対向基板１５０上は、透光性基板１５２の
下面に遮光層１５４と、カラー・フィルタ１５６とが形
成されている。さらに、それらの上には、透光性の共通
電極１５８が積層されている。共通電極１５８としては
例えば、インジウム・すず酸化物（ＩＴＯ）を用いるこ
とができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示した
ような従来の液晶表示装置においては、信号線１１８と
ゲート線１１６や画素電極１３０との電気的なカップリ
ングによるクロス・トークの発生やカップリング容量の
増大という問題が生じやすかった。また、組立の際に、
対向基板上の各カラー・フィルタ１５６とアレイ基板上
の各画素開口部とを正確に位置合わせする必要があり、
組立工程が煩雑であった。

【０００６】これらの問題を解決するために、カラー・
フィルタをアレイ基板上に配置する構造が考えられる。
例えば、図４に示すアレイ基板上の有機絶縁膜１２４を
カラー・フィルタに置き換えた構造が考えられる。

【０００７】しかし、この構造を採用する場合には、従
来の単層の有機絶縁膜１２４を、それぞれ異なる色を有
する複数のフィルタ要素から成るカラー・フィルタ層に
置き換える必要がある。従って、その製造に際しては、
フィルタの色毎に、画素電極に対応した、例えばストラ
イプ状にパターニングする必要がある。カラー・フィル
タは、フィルタ層となる材料を塗布、露光してパターニ
ングするという工程を、各フィルタ要素毎に順次行うこ
とによって形成される。

【０００８】しかし、この各フィルタ要素のパターニン
グと同時にスイッチング素子と画素電極とを接続するた
めの開口をも形成する場合に、２色目以降のフィルタ層
が端部からはがれやすいという問題があった。

【０００９】本発明はこの問題点に鑑みてなされたもの
である。すなわち、本発明は、アレイ基板上にカラー・
フィルタ層を形成する際に、形成中のフィルタ要素のは
がれを防止し、高品質のカラー表示が可能で、しかも高
い歩留まりで製造することができる液晶表示装置および
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明によれ
ば、基板と前記基板上にマトリクス状に配列されたスイ
ッチング素子とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板
と対向して配置され、透光性の対向電極を有する透光性
の対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に
挟持された液晶層と、を備えた液晶表示装置において、
前記アレイ基板は、前記基板上に所定のパターンに従っ
て配列された複数のフィルタ要素からなり、前記複数の
フィルタ要素のそれぞれは互いの隣接部において互いに
重なり部を有する、カラー・フィルタ層と、前記フィル
タ要素に形成された開口と、前記カラー・フィルタ層の
上に堆積され、前記開口を介して前記スイッチング素子
に接続された画素電極と、をさらに有することを特徴と
するものして構成することによって、このようにフィル
タ要素に重なり部を与えることにより製造工程時のはが
れを防ぐことができる。

【００１１】また、前記カラー・フィルタ層は、分光特
性が異なる少なくとも３種類以上の前記フィルタ要素を
分光特性が同一なフィルタ要素ごとに順次形成したもの
として構成され、前記フィルタ要素の前記重なり部の幅
は、前記フィルタ要素の形成順序が後になるほど大とな
ることを特徴とするものして構成することにより、後の
工程ほどはがれ易くなることを防ぐことができる。

【００１２】ここで、前記開口の開口径をＴＨ（μｍ）
とし、前記重なり部の幅をＯＬ（μｍ）としたときに、ＴＨ＜５μｍにおいてＯＬ≧１．５μｍ５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍにおいてＯＬ≧１．０μｍ１０μｍ＜ＴＨにおいてＯＬ≧０．５μｍの範囲内にあるように構成することにより確実にはがれ
を防ぐことができる。

【００１３】さらに、前記フィルタ要素の膜厚をＴ（μ
ｍ）とし、前記フィルタ要素の端部と前記開口の端部と
の最短部の距離をＬ（μｍ）としたときに、Ｌ≧２×（Ｔ／１．５）²＋２の範囲内にあるように構成することによっても確実には
がれを防ぐことができる。

【００１４】ここで、フィルタ要素のそれぞれは、感光
性を有する材料からなるようにすれば、その形成工程は
簡易なものとすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明によれば、液晶表示装置の
アレイ基板上に、カラー・フィルタを配置するととも
に、その各色のフィルタが互いに重なり部を有するもの
として構成することができる。このようにすると、画素
電極へのカップリングを低減して、高品質なカラー画像
を表示できるとともに、製造時の不良が発生しにくくな
り、高性能の液晶表示装置を高い歩留まりで製造するこ
とができるようになる。

【００１６】本発明者は、さらに、独自の実験の結果、
このフィルタの重なり幅その他寸法形状に関して、顕著
な効果が得られる条件を見出した。

【００１７】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。図１は、本発明による液晶表示
装置のアレイ基板を表す概略断面図である。本発明によ
る液晶表示装置のアレイ基板１０は、基板上にスイッチ
ング素子としてのＴＦＴ１４が形成されている。ＴＦＴ
１４は、アモルファス・シリコンなどの半導体層１５と
ゲート電極１６とを有する。ＴＦＴのドレイン部には、
信号線１８が接続され、ソース部には、ソース電極２０
が接続されている。

【００１８】ここで、本発明においては、このＴＦＴ１
４の上に、カラー・フィルタ層２４が堆積されている。
カラー・フィルタ層２４は、複数のフィルタ要素が所定
のパターンに従って平面的に配列された構成を有する。
フィルタ要素としては、例えば、光の３原色である赤
（Ｒ）色フィルタ２４ａ、緑（Ｇ）色フィルタ２４ｂ、
青（Ｂ）色フィルタ２４ｃを採用することができる。そ
れぞれのフィルタ要素は、画素毎に堆積することができ
る。

【００１９】ここで、本発明においては、それぞれのフ
ィルタ要素２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、互いに重なり部
ＯＬを有する。そして、それぞれのフィルタ要素上に
は、画素電極３０が堆積されている。画素電極３０は、
フィルタ要素２４ａ、２４ｂ、２４ｃに形成された開口
２６を介してＴＦＴのソース電極２０と接続されてい
る。本発明によれば、このようにＴＦＴ１４と画素電極
３０との間に厚いカラー・フィルタ層２４が配置されて
いるので、画素電極３０に対するカップリングが抑制さ
れる。また、後に詳述するように、フィルタ要素２４
ａ、２４ｂ、２４ｃが互いに重なり部を有するので、製
造時にそれぞれのフィルタ要素がはがれたりする不良が
生じなくなり、歩留まりが飛躍的に改善される。

【００２０】次に、図１を参照しつつ本発明のアレイ基
板１０の製造工程について概説する。まず、透光性基板
１１上に、スパッタリング法により約０．３ミクロンの
厚さのモリブデン膜を堆積し、パターニングすることに
よりゲート線１６を形成する。次に、ＣＶＤ法により、
約０．１５ミクロンの厚さの酸化シリコンまたは窒化シ
リコン膜からなるゲート絶縁膜１２を堆積する。さらに
その上に、プラズマＣＶＤ法により、アモルファス・シ
リコン膜を堆積しパターニングして、ＴＦＴの半導体層
１５を形成し、電極材料を堆積、パターニングして信号
線１８とソース電極２０と補助容量線２２を形成する。

【００２１】次に、カラー・フィルタ層２４を形成す
る。ここでは、赤、緑、及び青の３色からなるカラー・
フィルタ層２４を形成する場合について説明する。

【００２２】まず、アルカリ現像が可能な光硬化型アク
リル系レジスト液に、有機系の赤色顔料を約２０重量％
分散させ、アレイ基板上にスピンナ塗布する。続いて、
約９０℃で約５分間プリベークし、所定のマスク・パタ
ーンにより露光する。ここで、用いるフォトマスク・パ
ターンとしては、例えば、画素電極３０とソース電極１
２との接続部の直径１５ミクロンで、開口２６が円形で
あり、フィルタ要素２４ａ、ｂ、ｃから開口２６の端部
までの最短距離が１２ミクロンであるようなパターンと
することができる。また、露光は、例えば、１５０ｍＪ
／ｃｍ２の強度の紫外線を用いて行うことができる。

【００２３】続いて、現像する。現像液としては、例え
ば、約０．１重量％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムハイドライド）水溶液を用い、現像時間は約６０秒
間とすることができる。さらに水洗後、約２００℃で１
時間ほどポストベークすることによって、開口２６を有
するフィルタ要素２４ａを形成することができる。

【００２４】続いて、２色目を緑色フィルタ２４ｂ、３
色目を青色フィルタ２４ｃとして、同様の工程により形
成する。

【００２５】次に、カラー・フィルタ層２４上に画素電
極３０と図示しない遮光層とを形成し、さらに図示しな
い配向膜を堆積することによりアレイ基板１０が完成す
る。ここで、画素電極３０としては、例えばスパッタリ
ング法によりインジウム・すず酸化物（ＩＴＯ）を堆積
することができる。また、遮光層としては、絶縁性の黒
色レジストをスピンナ塗布し、９０℃で５分間プリベー
クし、２５０ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を用いて形成するこ
とができる。また、この遮光層は、ＴＦＴ近傍のゲート
線上の領域と、画像表示領域の外周部に額縁状に約５ミ
リメートルの幅で形成することができる。このようにし
て形成した遮光層の光学濃度は、約３．５であった。

【００２６】次に、図示しないもう一枚のガラス基板上
にスパッタ法などによりＩＴＯを約１００ナノメータの
厚さに堆積し、ポリイミドなどの配向膜を塗布し、配向
処理を施して、対向基板が得られる。

【００２７】対向基板の対向面上には、直径約５ミクロ
ンのスペーサを１平方ミリメートル当たり約１００個の
割合で散布する。続いて、対向基板の周辺部に所定の直
径を有するファイバを混入したシール剤を塗布する。こ
のシール剤としては、例えば、三井東圧化学社製の商品
名「ＸＮ−２１−ＦＡ」を用いることができる。また、
シール剤の塗布に際しては、後に液晶の注入口となる部
分を空けておく。この対向基板とアレイ基板１０とをシ
ール剤により張り合わせて、空状態のセルが完成する。

【００２８】次に、カイラル材が添加されたネマティッ
ク液晶の材料を、注入口からこのセル内に真空注入す
る。そして注入口を紫外線硬化樹脂を用いて封止したあ
と、対向基板の外側に位相差フィルムと偏光板とを張り
付けることにより、液晶表示装置が完成する。

【００２９】本発明者は、初期の試作実験において、上
述した製造工程のうちで、アレイ基板上のフィルタ要素
２４ａ、２４ｂ、２４ｃを順番に形成する工程に際し
て、後に形成するフィルタ要素ほど、はがれやすいこと
を知得した。例えば、赤色フィルタ２４ａを形成した後
に緑色フィルタ２４ｂを形成する際には、緑色フィルタ
２４ｂがはがれやすい。また、青色フィルタ２４ｃを形
成する際には、緑色フィルタ２４ｂを形成する際よりも
さらにはがれやすい傾向が見られた。

【００３０】本発明者は、さらに詳細な検討を行った結
果、このような「はがれ」は、形成済みのフィルタ要素
の隣に次のフィルタ要素を形成する際の現像工程におい
て、生じていることを見出した。そして、この「はが
れ」の原因は、フィルタ要素の現像工程において、パタ
ーニング中のフィルタ要素の端部あるいは開口からフィ
ルタ要素の下に現像液がしみこむことに起因しているこ
とを見出した。

【００３１】そして、本発明者は、独自の検討と試作実
験の結果、フィルタ要素同士を互いに重ねることによっ
て、このような「はがれ」を防ぐことができること、さ
らに、そのために必要な「重なり部の幅」に関する知見
を得た。図１に示した、フィルタ要素同士が互いに重な
り合う構成は、この知見に基づくものである。これは、
同種の材料同士の付着力の方が、異種の材料同士の付着
力に比べて大きいためと考えられる。

【００３２】ここで、一般的な傾向としては、フィルタ
要素同士の重なり幅を大きくする程、「はがれ」を低減
することができる。しかし、フィルタ要素の重なり部に
おいては、それぞれの色が混合される。従って、そのよ
うな混色領域の面積が大きいと、液晶表示装置の表示品
質を低下させる要因となる。そこで、本発明者は、フィ
ルタの重なり幅と、「はがれ」に起因する歩留まりとの
関係について系統的な試作実験を行った。その結果、歩
留まりは、フィルタ要素同士の「重なり幅」と、開口２
６の位置と、フィルタ要素２４の膜厚とに依存して変化
することが分かった。

【００３３】まず、フィルタ要素の重なり幅と、開口径
との関係について説明する。

【００３４】図２は、本発明者の実験により得られた
「はがれ」による歩留まりをあらわすグラフ図である。
同図の横軸は、フィルタ要素同士の重なり幅ＯＬを表
し、縦軸は、「はがれ」に起因する歩留まりを表す。ま
た、同図は、フィルタ要素の膜厚が４ミクロンの場合の
データを例示したものである。

【００３５】ここで、「重なり幅ＯＬ」は、図１に示し
たように、下層のフィルタ要素の端部と上層のフィルタ
要素の端部との間の距離を表す。本実験においては、こ
の幅ＯＬは、顕微鏡観察により測長した。また、「歩留
まり」も、やはり顕微鏡観察による外観検査により評価
した。すなわち、フィルタ要素の下に現像液がしみこむ
と、顕微鏡観察した場合にコントラストの差異が得られ
る。そこで、このようなコントラストの差異が認められ
る場合を「不良」と判定して歩留まりを算出した。

【００３６】図２においては、開口の開口径ＴＨごと
に、重なり幅ＯＬと歩留まりとの関係がプロットされて
いる。ここで、開口の開口径ＴＨは、図１に示したよう
に、開口部の下端の径として定義し、顕微鏡観察により
測長した。

【００３７】図２から分かるように、どの開口径の場合
も、重なり幅ＯＬが大きくなるにつれて歩留まりが上昇
し、重なり幅ＯＬがある値を超えると、歩留まりは１０
０％となる。これは、重なり幅ＯＬが大きくなるほど、
パターニング工程の際に、形成中のフィルタ要素の端部
の下面に現像液がしみこみにくくなるからであると考え
られる。

【００３８】また、開口径ＴＨが小さいほど、歩留まり
が低い傾向が見られる。これは、開口径ＴＨが小さいほ
ど、現像液に浸す時間を長くする必要があり、その結果
として、フィルタ要素の端部に現像液がしみこみ易くな
るからであると考えられる。ここで、開口径ＴＨが小さ
いほど、現像液に長く浸すのは、ＴＨが小さいと、開口
内に新鮮な現像液が供給されにくく、その結果として現
像が進行しにくいからであると考えられる。

【００３９】なお、本発明者は、開口の開口形状が円形
でなく、多角形状であるような場合についても実験を行
った。その結果、多角形状の開口の場合でも、開口面積
が同一の円形の開口としてプロットすると、図２に示し
た結果と一致することが分かった。

【００４０】図２から、良好な歩留まりを得るための重
なり幅ＯＬは、開口径ごとに以下のように整理して表す
ことができる。

【００４１】ＴＨ＜５μｍの場合・・・ＯＬ≧１．５μｍ５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍの場合・・・ＯＬ≧１．０μｍ１０μｍ＜ＴＨの場合・・・ＯＬ≧０．５μｍすなわち、開口径ごとに、上記の範囲で重なり幅ＯＬを
設定すれば、極めて良好な歩留まりで、液晶表示装置を
製造することができる。

【００４２】次に、開口２６の位置と、フィルタ要素の
膜厚との関係について説明する。図３は、フィルタ要素
の膜厚ごとに、開口の位置と歩留まりとの関係をプロッ
トしたグラフ図である。ここで、開口の位置Ｌは、図１
に示したように、フィルタ要素の端部から開口の端部ま
での最短距離として定義した。また、同図は、フィルタ
要素の重なり幅ＯＬが０．７ミクロンで、開口径ＴＨが
１５ミクロンの場合のデータを例示したものである。

【００４３】同図から分かるように、Ｌが小さいほど歩
留まりが低下する。すなわち、開口がフィルタ要素の端
部に近いほど、歩留まりが低下する。本発明者の観察に
よれば、このような歩留まりの低下は、フィルタ要素の
端部と開口との最短部における「はがれ」に起因してい
る場合が殆どであった。この理由としては、フィルタ要
素の端部と開口の距離が近いと、その最短部に応力がか
かり易く、両側から現像液がしみこみ易いためであると
推測される。

【００４４】また、図３においては、フィルタ要素の膜
厚が厚いほど、歩留まりが低下する傾向が見られる。こ
れは、フィルタ要素の膜厚が厚いほど、現像時間を長く
する必要があり、その結果として、形成中のフィルタ要
素の端部から現像液がしみこみ易くなるからであると考
えられる。

【００４５】図３から、良好な歩留まりを得るための、
開口の位置Ｌ（μｍ）は、次のように表すことができる
ことができる。

【００４６】Ｌ≧２×（Ｔ／１．５）²＋２ここで、Ｔ（μｍ）はフィルタ要素の膜厚である。距離
Ｌとして、上式で表される範囲内の値を選択すれば、フ
ィルタ要素のはがれは発生せず、極めて高い歩留まりで
液晶表示装置を製造することができる。また、図１に示
したように、フィルタ要素の端部は、ＴＦＴ１４の上に
あることが多い。従って、距離Ｌを大きくすると、画素
電極３０をＴＦＴ１４から離すことができ、画素電極３
０と信号線１８などとの間の電気的なカップリングを低
減することもできる。

【００４７】なお、図２および図３に示した一連の結果
は、１色目のフィルタ要素の隣りに２色目のフィルタ要
素をパターニング形成する場合の結果である。ここで、
本発明者の実験によれば、２色目のフィルタ要素の隣り
に、さらに３色目のフィルタ要素をパターニング形成す
る場合の所要現像時間は、２色目のフィルタ要素の場合
よりも長くなる傾向が認められた。この詳細な原因は明
確ではないが、積層パターニングを繰り返す際のプロセ
ス上の履歴に起因しているものと推測される。従って、
２色目のフィルタ要素と３色目のフィルタ要素との重な
り幅は、１色目のフィルタ要素と２色目のフィルタ要素
の重なり幅よりも大きめに設定することが望ましい。ま
た、２色目のフィルタ要素の開口２６の位置は、１色目
のフィルタ要素に近い側に設置することが望ましい。

【００４８】図１に例示したアレイ基板の場合は、開口
２６の開口径ＴＨを１５ミクロンとし、１色目の赤色フ
ィルタ２４ａと２色目の緑色フィルタ２４ｂとの「重な
り幅」ＯＬを０．７ミクロン、２色目の緑色フィルタ２
４ｂと３色目の青色フィルタ２４ｃとの「重なり幅」Ｏ
Ｌを１．２ミクロンとした。また、各フィルタ要素の膜
厚はそれぞれ４ミクロンとした。このように設定して試
作した結果、フィルタ要素の積層形成工程において「は
がれ」は起こらず、極めて高い歩留まりで液晶表示装置
を製造することができた。

【００４９】また、本発明によれば、開口の開口径を１
５ミクロン程度と小さくしても、フィルタ要素のはがれ
を防ぐことができる。このように、開口の開口径を小さ
くすることによって、画素の開口面積を拡大することが
できる。その結果として、画素の開口率が高く、表示輝
度の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが
できるようになる。

【００５０】なお、以上の説明では、アレイ基板上に配
置するスイッチング素子としてＴＦＴを用いる場合を例
示したが、本発明はこれに限定されるものではない。す
なわち、その他の例として、例えば、ＴＦＤ（Ｔｈｉｎ
ＦｉｌｍＤｉｏｄｅ）などのあらゆるスイッチング
素子を用いることができる。

【００５１】また、このようなスイッチング素子に用い
る半導体としては、アモルファス・シリコンでもポリシ
リコンでも良い。ポリシリコンを用いた場合には、駆動
回路をアレイ基板上に形成することができる。

【００５２】また、本発明は、透過型液晶表示装置だけ
でなく、反射型液晶表示装置についても同様に適用する
ことができる。すなわち、例えば、アレイ基板上のスイ
ッチング素子とカラー・フィルタとの間に光を反射する
反射板を配置すれば、外部光を光源として、カラー表示
を行うことができる。

【００５３】また、前述した例では、フィルタの材料と
して、感光性のレジストを用いたが、非感光性の材料を
堆積してパターニングしても良い。

【００５４】また、フィルタの材料としては、顔料を分
散した着色材料に限定されず、染料を用いた着色材料な
ど、所定の分光特性が得られる材料であれば同様に用い
ることができる。

【００５５】さらに、フィルタの特性としては、光吸収
型の着色層に限定されず、干渉型、コレステリック液晶
を用いた選択反射型など、所定の分光特性を有する非吸
収型の着色層でも同様に用いることができる。

【００５６】また、フィルタに設ける開口は、その開口
形状が円形のものに限定されず、その他にも例えば、正
方形、長方形、楕円形など、所定の電気的接触が得られ
るものであれば同様に採用することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に説明する効果を奏する。

【００５８】まず、本発明によれば、ＴＦＴと画素電極
との間に厚いカラー・フィルタが配置されているので、
画素電極に対するカップリングが抑制される。さらに、
カラー・フィルタが互いに重なり部を有するので、製造
時にそれぞれのフィルタ要素がはがれたりする不良が生
じなくなり、歩留まりが飛躍的に改善されるとともに、
高い信頼性を有する液晶表示装置を提供することができ
るようになる。

【００５９】特に、本発明によれば、カラー・フィルタ
膜厚や開口の位置および開口径に対して最適な、フィル
タ要素の重なり幅が明確にされている。従って、極めて
高い歩留まりで高画質の液晶表示装置を製造することが
できる。

【００６０】また、本発明によれば、開口の開口径を１
０ミクロン程度と小さくしても、フィルタ要素のはがれ
を防ぐことができる。このように、開口の開口径を小さ
くすることによって、画素の開口面積を拡大することが
できる。その結果として、画素の開口率が高く、表示輝
度の高い液晶表示装置を高い歩留まりで製造することが
できるようになる。

【００６１】すなわち、本発明によれば、低消費電力
で、明るくコントラスト比が高い液晶表示装置および液
晶表示システムを提供することができるようになり、産
業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置のアレイ基板を表す
概略断面図である。

【図２】「はがれ」による歩留まりをあらわすグラフ図
である。同図の横軸は、フィルタ要素同士の重なり幅Ｏ
Ｌを表し、縦軸は、「はがれ」に起因する歩留まりを表
す。

【図３】フィルタ要素の膜厚ごとに、開口の位置と歩留
まりとの関係をプロットしたグラフ図である。

【図４】従来のアクティブ・マトリクス型液晶表示装置
を表す概略断面図である。

【符号の説明】

１０、１００液晶表示装置１１、１１１基板１２、１１２ゲート絶縁膜１４、１１４ＴＦＴ１５、１１５半導体層１６、１１６ゲート線１８、１１８信号線２０、１２０ドレイン電極２２、１２２補助容量線２４カラー・フィルタ層２４ａ、２４ｂ、２４ｃフィルタ要素２６、１２６開口３０、１３０画素電極１２４絶縁膜１５０対向基板１５２透光性基板１５４遮光層１５６カラー・フィルタ１５８配向膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本ますみ神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者黒崎美奈子神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者秋吉宗治神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者宮崎大輔神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者羽藤仁神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地株式会社東芝横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、前記基板上にマトリクス状に配列
されたスイッチング素子とを有するアレイ基板と、前記アレイ基板と対向して配置され、対向電極を有する
対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に挟持された液晶
層と、を備えた液晶表示装置において、前記アレイ基板は、所定のパターンに従って前記スイッチング素子の上に配
列された複数のフィルタ要素からなるカラー・フィルタ
層であって、前記複数のフィルタ要素のそれぞれは互い
の隣接部において互いに重なり部を有する、カラー・フ
ィルタ層と、前記フィルタ要素に形成された開口と、前記カラー・フィルタ層の上に堆積され、前記開口を介
して前記スイッチング素子に接続された画素電極と、を
さらに有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記カラー・フィルタ層は、第１のフィルタ要素と、前記第１のフィルタ要素に隣接して形成され、前記隣接
部において、前記第１のフィルタ要素の上に積層された
第１の重なり部を有する第２のフィルタ要素と、前記第１のフィルタ要素および前記第２のフィルタ要素
のそれぞれに隣接して形成され、前記隣接部において、
前記第１のフィルタ要素と前記第２のフィルタ要素との
上にそれぞれ積層された第２の重なり部を有する第３の
フィルタ要素と、を少なくとも含み、前記第２の重なり部の幅は、前記第１の重なり部の幅よ
りも大きいものとして構成されていることを特徴とする
請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記開口の開口径をＴＨ（μｍ）とし、前記重なり部の幅をＯＬ（μｍ）としたときに、ＴＨ＜５μｍにおいてＯＬ≧１．５μｍ５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍにおいてＯＬ≧１．０μｍ１０μｍ＜ＴＨにおいてＯＬ≧０．５μｍの範囲内にあるものして構成されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記フィルタ要素の膜厚をＴ（μｍ）と
し、前記フィルタ要素の端部と前記開口の開口端部との最短
部の距離をＬ（μｍ）としたときに、Ｌ≧２×（Ｔ／１．５）²＋２の範囲内にあるものして構成されていることを特徴とす
る請求項１〜３のいずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記フィルタ要素のそれぞれは、感光性を
有する材料からなることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１つに記載の液晶表示装置。
【請求項６】基板と、前記基板上に交差するように配置
された複数の信号線および複数の走査線と、前記信号線
と前記走査線との交差部毎に配置されたスイッチング素
子と、前記スイッチング素子に接続された画素電極と、
前記画素電極に対応して配置された第１および第２のフ
ィルタ要素と、を有し、前記画素電極は前記第１または
第２のフィルタ要素上に配置され、前記画素電極と前記
スイッチング素子とが前記第１または第２のフィルタ要
素に形成された開口を介して接続されているアレイ基板
と、前記アレイ基板と対向して配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基板との間に狭持された液晶
層と、を備えた液晶表示装置の製造方法において、前記信号線と前記走査線と前記スイッチング素子とが形
成された前記基板上に、前記開口を有する所定の形状に
パターニングすることにより前記第１のフィルタ要素を
形成する工程と、前記第１のフィルタ要素に隣接し、前記開口を有する所
定の形状にパターニングすることにより、前記隣接部に
おいて前記第１のフィルタ要素の上に積層された第１の
重なり部分を有するように前記第２のフィルタ要素を形
成する工程と、を有することを特徴とする液晶表示装置
の製造方法。
【請求項７】前記第１のフィルタ要素と前記第２のフィ
ルタ要素とに隣接して第３のフィルタ要素を形成する工
程であって、前記隣接部において前記第３のフィルタ要
素が前記第１のフィルタ要素あるいは前記第２のフィル
タ要素の上に積層された第２の重なり部を有し、前記第
２の重なり部の幅は、前記第１の重なり部の幅よりも大
きくなるように形成する工程をさらに備えたことを特徴
とする請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】前記開口の開口径をＴＨ（μｍ）とし、前記第１の重なり部の幅をＯＬ（μｍ）としたときに、ＴＨ＜５μｍにおいてＯＬ≧１．５μｍ５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍにおいてＯＬ≧１．０μｍ１０μｍ＜ＴＨにおいてＯＬ≧０．５μｍの範囲内にあるものとして構成されていることを特徴と
する請求項６または７に記載の液晶表示装置の製造方
法。
【請求項９】前記フィルタ要素の膜厚をＴ（μｍ）と
し、前記フィルタ要素の端部と前記開口の開口端部との最短
部の距離をＬ（μｍ）としたときに、Ｌ≧２×（Ｔ／１．５）²＋２の範囲内にあるものとして構成されていることを特徴と
する請求項６〜８のいずれか１つに記載の液晶表示装置
の製造方法。
【請求項１０】感光性を有する材料により前記フィルタ
要素のそれぞれを形成することを特徴とする請求項６〜
９のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法。