JPS6030956B2 - カラ−画像表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液晶と半導体集積回路を組み合わせて構成され
る画像表示装置のカラー化に関するものであり、特に透
賜絶桑該基板を用いて得られる透過型カラー画像表示装
置の絵素上に自己整合的に所定の着色材を被着形成する
ことさらに、この着色材をマスクとして光遮蔽膜を選択
的に形成することを目的とする。

液晶とＭＯＳ型トランジスタを用いて構成される画像表
示装置の従来の一例を第１図に示す。

単位絵素を構成するのはＭＯＳ型トランジスタ１、蓄積
用コンデンサ２、そして液晶セル３であり動作原理は次
のようなものである。例えば今ｚｉにゲート信号が加わ
るとトランジスタ１がＯＮとなり映像信号はｙｊからト
ランジスタ１を通ってコンデンサ２を充電する。ゲート
信号がなくなるとコンデンサ２に貯えられた電荷が液晶
セル３に電圧を与えるので、液晶セル３はその電圧に応
じて相転移あるいは動的散乱の大きさを変化させ液晶セ
ル３中を通過する光は信号電圧によって変調を受け続け
ることが可能となる。コンデンサ２に貯えられた電荷は
次なるゲートパルスが印加されるまではトランジスタ１
のＯＦＦ抵抗および液晶セルの抵抗を通してリークして
いくのでトランジスタと液晶に要求される特性はかなり
厳しいものとなり、例えばコンデンサ２を数ＰＦとする
とトランジスタ１と液晶セル３のリーク電流はｌｎＡ以
下でないと本装置をテレビ用に適用することは不可能で
ある。第１図に示したように単位絵素をマトリックス状
に配列し、ｚおよびｙ方向に走査することによってテレ
ビを構成することが可能である。

その場合には液晶に交番電界を印加して動的散乱を強制
的に緩和せしめ、しかる後に新たな映像信号を読みこま
せる、いわゆるクェンチング操作が必要とされるが詳細
はここでは不要なので割愛する。第２図には第１図に示
される単位絵素を集積回路化した場合の断面図を示す。
ここではサファイア基板１７上にアルミゲートトランジ
スタを組み込んだ透過型の画像表示装置について述べる
が多結晶シリコンゲートトランジスタであっても全く同
様である。トランジスタ１はドレイン又はソース４、チ
ャンネル部５、ソースまたはドレィン６より成り、７は
アルミゲート、８はゲート酸化膜である。

９はトランジスタの表面保護のための酸化シリコン膜で
あり、１川ま絵素以外をおおつている絶縁物であり、例
えば酸化シリコンなどが最適である。

１２は透明な物質より成る絶縁物であり、透明電極１１
，１３とともにコンデンサを形成している。

透明電極は例えばＳの２，１４０３などを蒸着で被着形
成すればよい。１６はガラス板であり、１５は１６上に
被着形成された透明電極である。

１４は液晶でサファイア基板１７上の集積回路と透明電
極１５との間を満たしており、透明電極１３とともに液
晶セル３を形成している。

サファイア基板１７下方より入射した光１８は前記液晶
セル３によって適当な散乱もしくは相転多を受けるので
透過型の画像表示装置として作用するわけである。第３
図は第１図を上方より眺めた平面図でありＭＯＳ型トラ
ンジスタ１は１ ９の４・領域に、そして前記透明電極
１３すなわち絵素は２０の大領城に形成され、例えば絵
素の大きさは７５山ｍ×１００ムｍなどに選ばれる。

カラー画像表示装置を構成するためには周知の如く光の
３原色すなわちＲ，Ｇ，Ｂを適当に絵素上に配列する必
要があり、例えば第３図のように列毎に３原色をふり分
けねばならない。そうすると前記ガラス板１６の池主面
上にＲ列，Ｇ列，Ｂ列と列毎に、好ましくは各絵素上に
所定の着色材を被着形成せねばならない。しかしながら
ガラス板１６の肉厚を０．１肌以下に薄くすることは絵
素数が多くなるほど表示装置の面積が広くなって困難で
あるし、レンズの焦点深度からもガラス板１６を通して
透明電極１３のパターン上に所定の着色材を残すべくマ
スク合わせを行うことは極めて困難である。また赤外目
合わせなどの特殊な工程は著しく歩留りを下げるので好
ましいものではない。また第２図の構成ではサファイア
基板１７から入射する光１８はＭＯＳトランジスタのリ
ーク電流発生の原因となる。

そこで本発明においてはガラス板１６上に自己整合的に
たとえば表示装置内の集積回路の配線パターンにより前
記絵素パターンを転写して、極めて生産性の高い高輝度
なカラー画像表示装置の製造方法を提供するものであり
、第４図〜第６図で詳細な説明を行なう。

第４〜６図は本発明の実施例にかかるカラー画像表示装
置の製造方法を示す。第２図と同一のものには同一番号
を付す。第４図ａに示すように透明電極１５を彼着され
たガラス板１６と集積回路を組みこまれたサファイア基
板１７とを密着して液晶１４を充填した後、ガラス板１
６上に透明な物質、例えば酸化シリコン２１を全面に被
着し、更にネガ感光性樹脂（レジスト）２２を塗布する
。そしてサファイア基板１７の下方より紫外線２３を照
射し露光および現像を行なえば、絵素を構成するコンデ
ンサ及び液晶セルは先述したように全て透明物質である
のでまず絵素２川こ対応した領域上と集積回路の金属配
線４′，６′が存在しない領域に対応した場所にレジス
トを残すことができる。すなわち、装置内の集積回路の
金属配線パターンをマスクとして露光して透明電極上を
含む領域にレジストパターンを形成することができる。
このようにして残したレジストをマスクとして第４図ｂ
に示すように前記酸化シリコン２１をエッチングして選
択的にパターン出しを行ない酸化膜パターン２１′を形
成する。こうしたのち第４図ｂに示すごとく、２１′の
段差をマスク合わせの目印として絵素に対応した領域上
にのみ所定の着色材を被着形成でき、着色材パターン２
４を形成することができる。この方法は着色材の透過率
が小さい場合には特に有効である。以上の方法によれば
、サファイア基板の裏面からの露光によって、すでに形
成されている集積回路の金属配線パターンを用いて自己
整合的にカラー化のための着色材パターン形成用の目印
となるパターンを容易に形成することができ、このパタ
ーンによって容易に所定の着色材パターンを形成するこ
とができ、カラー化に好摘な方法である。

第５図は本発明の他の実施例を示す断面図で、まず第５
図ａに示すようにガラス１６上に直接着色材を形成し、
さらにたとえば感光性樹脂をその上に形成し、サファイ
ア基板１７の裏側から第４図の場合のように露光する。
このとき着色材は半透明であるため金属配線部分を除く
透明電極１１，１３を透過した光のみが着色材を通して
感光性樹脂に達する。この露光ののち「現像処理して前
述の目印となる感光性樹脂パターン２５を形成する。そ
してこのパターン２５を基準として着色材を選択的に除
去し、着色材の基準パターン２６を形成する。しかるの
ち残された樹脂パターン２５を除去してパターン２６か
ら容易に着色材パターン２６′を形成することができる
。この実施例では着色材のパタ−ン形成用の目印として
のパターン２６の形成をサファイア基板ｌ７の裏側から
の露光によって行ない、ひきつづきパタ−ン２６をマス
ク合わせの基準として再度パターン出しを行なって第５
図ｂに示すように絵素に対応した領域上にのみ所定の着
色材パターン２６′を残したものである。

このようにまずＲの着色材を被着形成し、ひきつづきＧ
，Ｂの着色材を被着形成することによって液晶と集積回
路を組み合わせた画像表示装置の絵素をカラー化できる
。この方法も第４図と同様自己整合的に容易かつ正確に
着色材パターンの規準を形成することができる。つぎに
、以上の方法により形成された着色材パターンおよび透
明電極を用いて光遮蔽膜を形成する方法を述べる。

すなわち、第６図に示すように所定の着色材パターン２
６′の被着形成終了後に、無反射性でかつ不透明な材質
より成る反射防止膜２７を被看形成する。

ここでほぼ理相的な画像表面が得られ、画像表示装置裏
面より不要な光がもれてくることがなくなる。しかるに
厳密に言うならば裏面にｐｎ接合を光から遮断するため
の遮蔽物を形成することが望ましい。そこで前記反射防
止膜２７の形成後サファイア基板１７の裏面に透明物質
を塗布し、さらにポジ型レジストを全面に塗布し前記ガ
ラス板１６上方より露光を行なうことによりガラス坂上
のパターン２６′，２７を転写して透明物質２８の選択
的形成をなし、前記２８の段差をマスク合わせの基準と
して金属膜などより成る遮蔽膜２９を選択的に形成する
ことができる。この膜２９の存在によって初めてサファ
イア基板１７の下方より強い光を与えることができ、輝
度の大きなカラー画像表示装置が得られる。ついで、こ
の遮蔽膜のさらにすぐれた作成方法を説明する。

次に述べる方法は前記遮蔽膜の形成を極めて容易ならし
めることを目的とするものである。まず反射防止膜２７
の形成後、第７図ａに示すようにネガ型のレジストをサ
ファイア基板１７の裏側に塗布し、反射防止膜２７およ
び着色材パターン２６′上方より露光を行ない現像後に
レジスト３０のパターン出しを行なう。ついで前記基板
１７の裏面全面に金属膜などの不透明膜３１を被着形成
する。しかる後レジスト膜３０の除去とともにレジスト
膜３０上の不透明膜も除去してしまう（リフトオフ効果
）。ただしこのリフトオフ効果を有効に作用せしめるた
めにはしジスト膜３０の厚みが不透明膜３１の厚みより
も大でなければならない。第７図ｂはこのようにして形
成された光遮蔽膜３１を示すものである。以上述べたよ
うに本発明によれば裏面からの露光によって集積回路の
パターンを画像表示装置の前面ガラス上に自己整合的に
転写できるのでカラー化のための着色材の被看形成が極
めて容易かつ確実なものとなり、絵素の利用効率と分離
が理想的なものとなる。

また反射防止膜を形成した後はｐｎ接合およびトランジ
スタを光源から遮蔽する遮蔽膜の形成もごく簡単な工程
の追加でなしえ、マスク合わせ工程は不要となる。なお
本発明は、透明基板としてはサファイアに限られるもの
ではなく、また半導体としてはシリコンに限られるもの
ではなく、バンドギャップが小さく紫外線に対して不透
明であれば、０−のあるいはｍ−Ｖの化合物半導体でも
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶と半導体集積回路を組み合わせて得
られるカラー画像表示装贋の構成図、第２図は同装置の
要部断面図、第３図は同装置の要部平面図、第４図ａ，
ｂは本発明の一実施例にかかる着色材の形成を示す工程
断面図、第５図ａ，ｂは同他の実施例の工程断面図、第
６図は本発明にかかる反射防止膜の形成を示す断面図、
第７図ａ，ｂは本発明による透過防止膜の形成を示す断
面図である。 １……ＭＯＳ型トランジスタ、２…・・・蓄積用コンデ
ンサ、３……液晶セル、１７・・・・・・サファイア基
板、２０・・・・・・給素、２２，３０・・・・・・感
光性樹脂、２１′……Ｓｉぴパターン、２４，２６′…
…着色材パターン、２５・・・・・・感光性樹脂パター
ン、２７…・・・反射防止膜、２９，３１・・・・・・
透過防止膜。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図‘ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明基板の一主面上に第１の透明電極よりなるコン
   デンサとＭＯＳ型トランジスタと前記第１の透明電極と
   ＭＯＳ型トランジスタとを接続する金属配線パターンを
   形成した後、一主面上に第２の透明電極を被着形成され
   たガラス板の一方の主面と前記透明基板との間に液晶を
   充填して前記２ケの透明電極で液晶セルを形成し、前記
   ガラス板の他の主面上に透明性物質を被着する工程と、
   前記透明性物質上に感光性樹脂を塗布する工程と、前記
   透明基板の他の主面上方より紫外線照射による露光を行
   つて前記金属配線パターンに対応した感光性樹脂パター
   ンを形成する工程と、前記感光性樹脂パターンをマスク
   として前記第１の透明電極に対応した領域に前記透明性
   物質を選択的に残す工程と、前記選択的に残された透明
   性物質を含んで前記第１の透明電極に対応した前記ガラ
   ス板の他の主面上に所定の着色材パターンを形成する工
   程とからなるカラー画像表示装置の製造方法。 ２ 透明基板の一主面上に第１の透明電極よりなるコン
   デンサとＭＯＳ型トランジスタと前記第１の透明電極と
   ＭＯＳ型トランジスタとを接続する金属配線パターンを
   形成した後、一主面上に第２の透明電極を被着形成され
   たガラス板の一方の主面と前記透明基板との間に液晶を
   充填して前記２ケの透明電極で液晶セルを形成し、前記
   ガラス板の他の主面上に透明性物質を被着する工程と、
   前記透明性物質上に感光性樹脂を塗布する工程と、前記
   透明基板の他の主面上方より紫外線照射による露光を行
   なつて前記金属配線パターンに対応した感光性樹脂パタ
   ーンを形成する工程と、前記感光性樹脂パターンをマス
   クとして前記第１の透明電極に対応した領域に前記透明
   性物質を選択的に残す工程と、前記選択的に残された透
   明性物質を含んで前記第１の透明電極に対応した前記ガ
   ラス板の他の主面上に所定の着色材パターンを形成する
   工程と、前記着色材パターンを除くガラス板の他の主面
   上に反射防止膜を形成する工程と、前記透明基板の他の
   主面上にネガ型の感光性樹脂を塗布する工程と、前記ガ
   ラス板の他の主面上方より紫外線照射による露光を行な
   つて前記着色材パターンに対応したネガ型の感光性樹脂
   パターンを前記透明基板の他の主面上に形成する工程と
   、不透明物質を全面に被着後、前記ネガ型の感光性樹脂
   パターンの除去とともに前記ネガ型の感光性樹脂パター
   ン上の不透明物質を除去して前記着色材パターンに対応
   した光遮蔽膜を前記透明基板の他の主面上に形成する工
   程とからなるカラー画像表示装置の製造方法。