JP2001066582A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクティブマトリクス型のカラー液晶表示装
置にて、アレイ基板側にカラーフィルタ層を設けて開口
率の向上を図る際に、カラーフィルタ層上にパターン形
成される画素電極が隣接する画素電極と短絡し、製造歩
留まり低下を生じるのを防止する。 【解決手段】 アレイ基板１１上にてカラーフィルタ層
３０のストライプ状の各着色層３０ａ、３０ｂ、３０ｃ
を境界領域で重ね合せて凸状領域３１を形成し、凸状領
域３１の間の着色層３０ａ、３０ｂ、３０ｃ上の平坦部
分に画素電極１７を形成し、隣接する画素電極１７同士
の短絡を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアクティブマトリク
ス型のカラー液晶表示装置にかかり、特にカラーフィル
タ層をアレイ基板側に備えた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電極を有する２枚のガラス基板の
間隙に液晶組成物を封入し、いずれか一方のガラス基板
側に、フォトリソグラフィ技術等により赤（Ｒ）、緑
（Ｇ）、青（Ｂ）あるいは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３原色のストライプ状の有機樹
脂絶縁膜を交互に配列するようパターン形成してなるカ
ラーフィルタ層を有するカラー液晶表示装置が開発され
ている。このカラー液晶表示装置の内、薄膜トランジス
タ（以下ＴＦＴと略称する。）にて駆動される画素電極
をマトリクス状に配列してなるアレイ基板と、対向電極
を有してなる対向基板との間に液晶組成物を封入してな
り、大画面、高精細な画像表示を可能とするアクティブ
マトリクス型のカラー液晶表示装置にあっては、対向基
板側にカラーフィルタ層を設けた場合、アレイ基板側の
画素電極との位置合わせズレを考慮しなければならな
い。即ち画素電極間の間隙を被覆するカラーフィルタ層
の遮光層であるブラックマトリクスの幅を、ずれマージ
ンを加味して実際の画素電極間の幅より広く形成しなけ
ればならず、液晶表示装置の開口率の低下を引きおこす
という問題を生じていた。

【０００３】そこで従来、アクティブマトリクス型のカ
ラー液晶表示装置にあっては、アレイ基板側にカラーフ
ィルタ層を設け、このカラーフィルタ層上に画素電極を
パター形成することにより、遮光層をずれマージン分を
加味して形成する事無く、開口率の向上を図る事の出来
る装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のアレイ基板側に設けたカラーフィルタ層は、各色毎に
有機樹脂絶縁膜をストライプ状にパターン形成してなる
結果、有機樹脂絶縁膜の各色毎のストライプ間に凹部を
生じてしまっていた。このためカラーフィルタ層上に画
素電極をパターン形成した時に、凹部状のストライプ間
にて隣接する画素電極同士が短絡形成されてしまうとい
うパターン不良を生じるおそれがあり、パターン不良に
よりその製造歩留まりを低下するという問題を生じ、量
産化の妨げとなっていた。

【０００５】そこで本発明は上記課題を除去するもの
で、アレイ基板側に設けたカラーフィルタ層上にパター
ン形成される画素電極同士の短絡を防止し、短絡を原因
とする不良発生により歩留まりが低下されるのを防止
し、高品位のカラー画像表示の量産化を図る事が出来る
液晶表示装置を提供する事を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
する為の手段として、信号線及び走査線の交点近傍に配
列されるスイッチング素子及びこのスイッチング素子に
駆動され前記信号線及び前記走査線に囲まれた領域にマ
トリクス状に配置される画素電極を有するアレイ基板
と、対向電極を有し前記アレイ基板と所定の間隙を隔て
て対向配置される対向基板と、前記アレイ基板及び前記
対向基板の間隙に封入される液晶組成物と、前記アレイ
基板上にて前記画素電極を支持し、前記マトリクス状に
配置される前記画素電極間の境界領域を凸状に形成して
なる絶縁膜とを設けるものである。

【０００７】又本発明は上記課題を解決するための手段
として信号線及び走査線の交点近傍に配列されるスイッ
チング素子及びこのスイッチング素子に駆動され前記信
号線及び前記走査線に囲まれた領域にマトリクス状に配
置される画素電極を有するアレイ基板と、対向電極を有
し前記アレイ基板と所定の間隙を隔てて対向配置される
対向基板と、前記アレイ基板及び前記対向基板の間隙に
封入される液晶組成物と、前記アレイ基板上の前記信号
線より上層にて前記画素電極を支持し、前記マトリクス
状に配置される前記画素電極間の境界領域を凸状に形成
してなる絶縁膜とを設けるものである。

【０００８】又本発明は上記課題を解決するための手段
として上記液晶表示装置において、前記絶縁膜が、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色のカラーフィルタ
層あるいは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）の三原色のカラーフィルタ層とするものである。

【０００９】これにより本発明は、画素電極間の境界領
域の絶縁膜を凸状に形成することにより、絶縁膜上にパ
ターン形成される画素電極が隣接する画素電極と短絡す
るのを防止して、この短絡を原因とする不良発生を防止
し、高品位なカラー画像表示を有する液晶表示装置を高
い歩留まりで製造可能とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施の形態
を図１及び図２を参照して説明する。１０はアクティブ
マトリクス型のカラー液晶表示装置１０であり、アレイ
基板１１及び対向基板１２を柱状スペーサ３４により一
定の間隙を保持するよう対向配置し、形成された間隙に
液晶組成物１３を封入してなっている。アレイ基板１１
には、複数のスイッチング素子である薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴと略称する。）１６に駆動されるインジウ
ム錫酸化物（以下ＩＴＯと略称する。）からなる画素電
極１７がマトリクス状にパターン形成されている。また
対向基板１２は、厚さ０．７ｍｍのコーニング社製の＃
１７３７ガラス基板２０上に対向電極２１を有して成っ
ている。

【００１１】アレイ基板１１は、厚さ０．７ｍｍのコー
ニング社製の＃１７３７ガラス基板２３上にアンダー・
コート層２４を堆積後、成膜とパターニングを繰り返し
てアモルファス・シリコン膜を結晶化させてなる多結晶
シリコン膜を半導体層とするＴＦＴ１６を形成され、走
査線２６及び信号線２７をパターン形成されている。更
に層間絶縁層２８を介し、ガラス基板２３上には有機樹
脂絶縁膜からなる赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原
色の着色層３０ａ、３０ｂ、３０ｃがストライプ状にパ
ターン形成され、その境界領域である信号線上方には、
各着色層３０ａ、３０ｂ、３０ｃの隣接部分が凸状に重
なった凸状領域３１が形成されるカラーフィルタ層３０
が設けられている。

【００１２】このカラーフィルタ層３０は、赤色の顔料
を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピ
ンナーにて全面塗布し、赤色の着色層を形成する部分の
みに紫外線を照射するフォトマスクを介し３６５ｎｍの
波長を１００ｍＪ／ｃｍ²照射して露光を行った後、Ｔ
ＭＡＨ（テトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキ
サイド）の水溶液で５０秒間現像を行い、赤色の着色層
３０ａを形成する。

【００１３】同様にフォトリソグラフィ技術により緑色
（Ｇ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レ
ジスト及び青色（Ｂ）の顔料を分散させた紫外線硬化型
アクリル樹脂レジストを必要部分に配置し、赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色のストライプ状の着色層３
０ａ、３０ｂ、３０ｃを設ける。但し夫々の着色層３０
ａ、３０ｂ、３０ｃをパターン形成する際、各着色層３
０ａ、３０ｂ、３０ｃの幅は、実際にカラーフィルタと
して用いるストライプ幅より広くパターン形成される。
これにより各着色層３０ａ、３０ｂ、３０ｃはその信号
線２７の上方である境界領域で重なり合い、凸状領域３
１を形成される。

【００１４】この様にしてなるカラーフィルタ層３０上
にスパッタリングによりＩＴＯを成膜し、次いでフォト
リソグラフィ技術によりＩＴＯ膜を所定の形状にパター
ン形成して、凸状領域３１の間の各着色層３０ａ〜３０
ｃ上の平坦部分に、コンタクトホール３２を介しＴＦＴ
１６のソース電極（図示せず）に接続される画素電極１
７をマトリクス状にパターン形成する。更に画素電極１
７上であって、各着色層３０ａ〜３０ｃの境界領域上方
の位置には、黒色樹脂からなる柱状スペーサ３４が形成
されている。

【００１５】このようにしてなるアレイ基板１１と、対
向基板１２に、それぞれ配向膜材料としてポリイミド溶
剤を均一に塗布後、ラビング処理し、配向膜１８、２２
を形成後、アレイ基板１１あるいは対向基板１２のいず
れか一方に紫外線硬化型のアクリル系樹脂あるいは熱硬
化型のエポキシ系樹脂等から成る接着剤（図示せず）を
塗布して両基板１１、１２を貼り合せ、柱状スペーサ３
４にて均一の間隙を保持する液晶セルを形成する。更液
晶セルの間隙に液晶組成物１３にカイラル剤を添加した
ものを注入し、注入口を紫外線硬化樹脂（図示せず）で
封止してカラー液晶表示装置１０を形成する事となる。

【００１６】このカラー液晶表示装置１０にあっては、
アレイ基板１１のカラーフィルタ層３０の各着色層３０
ａ、３０ｂ、３０ｃの境界領域が重なり合い凸状領域３
１が形成されている事から、カラーフィルタ層３１上に
画素電極１７をパターン形成した時に、隣接される画素
電極１７間のエッチング残りが無く短絡を生じる事が無
い。そしてこのようなアレイ基板１１を用いるカラー液
晶表示装置１０の両面に偏光板（図示せず）を貼り付
け、駆動を行ったところ、高品位のカラー画像表示を得
られた。

【００１７】このように構成すれば、カラーフィルタ層
３０のパターン形成時に各着色層３０ａ、３０ｂ、３０
ｃの形成幅を実際にカラーフィルタとして用いるストラ
イプ幅より広く設定し、各着色層３０ａ、３０ｂ、３０
ｃの境界領域を重ね合わせて凸状領域３１を形成する事
により、カラーフィルタ層３０上にパターン形成される
画素電極１７同士の短絡を防止出来、画素電極１７の短
絡を原因とする不良を防止して、表示品位の高いカラー
画像表示を有する液晶表示装置の製造歩留まり向上を図
りその量産化を可能とする。

【００１８】次に本発明の第２の実施の形態を図３及び
図４を参照して説明する。本実施の形態は、アレイ基板
側に形成されるカラーフィルタ層を、有機樹脂絶縁膜に
インクジェット装置により着色剤を投射する事により着
色形成するものであり、他は第１の実施の形態と同一で
ある事から同一部分については同一符号を付しその説明
を省略する。

【００１９】本実施の形態のカラー液晶表示装置３６で
は、アレイ基板３７のカラーフィルタ層３８として、着
色剤に対して受容性の高いゼラチン等の有機樹脂絶縁膜
からなる受容層にインクジェット装置により赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の着色剤を投射して着色さ
れるカラーフィルタ層３８を用いるものである。このカ
ラーフィルタ層３８は、先ず図４に示すようにアンダー
・コート層２４、ＴＦＴ１６、走査線２６、信号線２７
更に層間絶縁層２８を形成後、ガラス基板２３上に着色
剤に対して受容性の高い有機樹脂絶縁膜をからなる受容
層４０を形成する。この時、信号線２７上方である境界
領域に、凸状の土手４０ａを形成する。次いで、インク
ジェット装置により各土手４０ａの間のストライプ状の
平坦領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の着色剤を滴
状に照射して、受容層４０を土手４０ａを境に赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のストライプ状になるよう
着色した着色層３８ａ〜３８ｃからなるカラーフィルタ
層３８を形成する。

【００２０】この後第１の実施の形態と同様にカラーフ
ィルタ層３８上にＩＴＯからなる画素電極１７をマトリ
クス状にパターン形成する。この時、カラーフィルタ層
３８に土手４０ａが形成されているので、隣接して設け
られる画素電極１７同士は土手４０ａで隔てられ短絡を
生じる事が無い。更に画素電極１７上であって信号線２
７上方に柱状スペーサ３４を形成し、アレイ基板３７を
形成する。そして配向膜１８形成後、対向基板１２と貼
り合せ、その間隙に液晶組成物１３を注入し、カラー液
晶表示装置３６を形成する。

【００２１】このカラー液晶表示装置３６は、アレイ基
板３７のカラーフィルタ層３８に凸状の土手４０ａが形
成されている事から、その上に画素電極１７をパターン
形成した時に、隣接して設けられる画素電極１７同士の
短絡を生じる事が無く、カラー液晶表示装置３６の両面
に偏光板（図示せず）を貼り付け、駆動を行ったとこ
ろ、第１の実施の形態と同様高品位のカラー画像表示を
得られた。

【００２２】このように構成すれば、カラーフィルタ層
３７に凸状の土手４０ａを形成する事により、カラーフ
ィルタ層３７上にパターン形成される画素電極１７同士
の短絡を防止出来、表示品位の高いカラー画像表示を有
する液晶表示装置の製造歩留まり向上を図れる。

【００２３】尚本発明は上記実施の形態に限られるもの
ではなく、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であ
って、例えばカラーフィルタ層に形成される凸状は、隣
接する画素電極が短絡を生じなければその大きさ等限定
されない。又カラーフィルタ層は、イエロー（Ｙ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の３原色に着色されるスト
ライプ状であっても良いし、アレイ基板及び対向基板間
の間隙を一定に保持する柱状スペーサも対向基板側に設
ける等しても良いし、柱状スペーサではなくミクロパー
ルを散布して間隙を保持する等しても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
クティブマトリクス型の高精度のカラー液晶表示装置に
おいて開口率向上のためにアレイ基板側に形成されるカ
ラーフィルタの画素電極間の境界領域を凸状に形成する
事により、その上にパターン形成される画素電極が、隣
接する画素電極と短絡するのを防止出来、画素電極同士
の短絡を原因とする不良の発生を解消し、高品位なカラ
ー液晶表示装置を高い歩留まりで製造出来、その量産化
を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のアレイ基板の一部
を示す概略上面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のカラー液晶表示装
置を図１のＡ−Ａ′線に対応する位置から見た一部概略
断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態の液晶表示装置を示
す一部概略断面図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のアレイ基板上に受
容層を形成した状態を示す概略説明図である。

【符号の説明】

１０…カラー液晶表示装置 １１…アレイ基板 １２…対向基板 １３…液晶組成物 １６…ＴＦＴ １７…画素電極 ２１…対向電極 ２６…走査線 ２７…信号線 ３０…カラーフィルタ層 ３０ａ…赤（Ｒ）の着色層 ３０ｂ…緑（Ｇ）の着色層 ３０ｃ…青（Ｂ）の着色層 ３１…凸状領域 ３４…柱状スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H089 LA04 LA09 LA16 MA03X PA02 QA16 TA04 TA05 TA09 TA12 TA13 2H090 HA04 HA05 HA07 HB13X HC06 HD05 HD06 LA01 LA02 LA04 LA15 2H092 JA24 JB01 JB52 JB56 KB26 NA16 PA03 PA08 PA09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号線及び走査線の交点近傍に配列され
   るスイッチング素子及びこのスイッチング素子に駆動さ
   れ前記信号線及び前記走査線に囲まれた領域にマトリク
   ス状に配置される画素電極を有するアレイ基板と、 対向電極を有し前記アレイ基板と所定の間隙を隔てて対
   向配置される対向基板と、 前記アレイ基板及び前記対向基板の間隙に封入される液
   晶組成物と、 前記アレイ基板上にて前記画素電極を支持し、前記マト
   リクス状に配置される前記画素電極間の境界領域を凸状
   に形成してなる絶縁膜と、を具備する事を特徴とする液
   晶表示装置。
2. 【請求項２】 信号線及び走査線の交点近傍に配列され
   るスイッチング素子及びこのスイッチング素子に駆動さ
   れ前記信号線及び前記走査線に囲まれた領域にマトリク
   ス状に配置される画素電極を有するアレイ基板と、 対向電極を有し前記アレイ基板と所定の間隙を隔てて対
   向配置される対向基板と、 前記アレイ基板及び前記対向基板の間隙に封入される液
   晶組成物と、 前記アレイ基板上の前記信号線より上層にて前記画素電
   極を支持し、前記マトリクス状に配置される前記画素電
   極間の境界領域を凸状に形成してなる絶縁膜と、を具備
   する事を特徴とする液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記絶縁膜が、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
   （Ｂ）の三原色のカラーフィルタ層あるいは、イエロー
   （Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の三原色のカラ
   ーフィルタ層である事を特徴とする請求項１又は請求項
   ２のいずれかに記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記絶縁膜が複数のストライプ状にパタ
   ーン形成され、前記ストライプ状の絶縁膜の隣接部を重
   ねることにより画素電極間の境界領域を凸状に形成して
   なる事を特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに
   記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記絶縁膜が、夫々異なる着色剤が分散
   されてなる色の異なる複数の有機樹脂絶縁膜をストライ
   プ状にパターン形成してなり、前記ストライプ状の色の
   異なる複数の有機樹脂絶縁膜の隣接部を重ねることによ
   り画素電極間の境界領域を凸状に形成してなる事を特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の液晶表
   示装置。
6. 【請求項６】 前記絶縁膜が、画素電極間の境界領域に
   凸状の土手を形成してなる受容層に、インクジェット手
   段により着色剤を投射して前記凸状の土手を境に色分け
   するよう着色形成してなる事を特徴とする請求項１又は
   請求項３のいずれかに記載の液晶表示装置。