JP3844846B2 - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
【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 ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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り、前記複数のフィルタ要素のそれぞれが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部と、前記カラー・フィルタ層の上に堆積され、前記開口部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、を有し、さらに、前記開口部と、前記重なり部とは、前記開口部の開口径を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≧１．５μｍ、５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍ において ＯＬ≧１．０μｍ、１０μｍ＜ＴＨ において ＯＬ≧０．５μｍ の範囲内にあるものであることを特徴とするものとして構成することによって、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・フィルタ要素の膜厚をＴ（μｍ）とし、前記第１のフィルタ要素と前記フィルタ要素の端部と前記開口部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であることを特徴として構成することによって、確実にはがれを防ぐことができる。
【００１２】
また、前記カラー・フィルタ層は、第一のフィルタ要素と、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一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であることを特徴として構成することによって、製造工程時におけるはがれの発生を防ぐことができる。
【００１３】
また、前記第２のフィルタ要素の開口部の位置は、前記第１のフィルタ要素に近い側に設置されていることを特徴として構成することによっても、はがれの発生はなお抑制することができる。
【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。ＴＦＴ１４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ＴＦＴ１４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２４ａ、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１２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２６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１００％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≧１．５μｍ
５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍの場合・・・ＯＬ≧１．０μｍ
１０μｍ＜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３０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２４ｂと３色目の青色フィルタ２４ｃとの「重なり幅」ＯＬ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１５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 Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）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１０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ＯＬ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、１１４ ＴＦＴ
１５、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
【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 ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）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り、前記複数のフィルタ要素のそれぞれが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部と、前記カラー・フィルタ層の上に堆積され、前記開口部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、を有し、さらに、前記開口部と、前記重なり部とは、前記開口部の開口径を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≧１．５μｍ、５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍ において ＯＬ≧１．０μｍ、１０μｍ＜ＴＨ において ＯＬ≧０．５μｍ の範囲内にあるものであることを特徴とするものとして構成することによって、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・フィルタ要素の膜厚をＴ（μｍ）とし、前記第１のフィルタ要素と前記フィルタ要素の端部と前記開口部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であることを特徴として構成することによって、確実にはがれを防ぐことができる。
【００１２】
また、前記カラー・フィルタ層は、第一のフィルタ要素と、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一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であることを特徴として構成することによって、製造工程時におけるはがれの発生を防ぐことができる。
【００１３】
また、前記第２のフィルタ要素の開口部の位置は、前記第１のフィルタ要素に近い側に設置されていることを特徴として構成することによっても、はがれの発生はなお抑制することができる。
【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。ＴＦＴ１４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ＴＦＴ１４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２４ａ、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１２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２６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１００％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≧１．５μｍ
５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍの場合・・・ＯＬ≧１．０μｍ
１０μｍ＜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３０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２４ｂと３色目の青色フィルタ２４ｃとの「重なり幅」ＯＬ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１５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 Ｆｉｌｍ Ｄｉｏｄｅ）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１０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ＯＬ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、１１４ ＴＦＴ
１５、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
Claims (10)
- 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、所定のパターンにしたが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り、前記複数のフィルタ要素のそれぞれが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部と、前記カラー・フィルタ層の上に堆積され、前記開口部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、を有し、さらに、
前記開口部と、前記重なり部とは、
前記開口部の開口径を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≧１．５μｍ
５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍ において ＯＬ≧１．０μｍ
１０μｍ＜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液晶表示装置。 - 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部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１記載の液晶表示装置。 - 前記カラー・フィルタ層は、
第一のフィルタ要素と、
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一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 または２に記載の液晶表示装置。 - 前記第２のフィルタ要素の開口部の位置は、前記第１のフィルタ要素に近い側に設置されている
ことを特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。 - 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から4のいずれか1つに記載の液晶表示装置。
- 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部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挟持された液晶層と、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、前記開口部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、前記開口部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、を有し、さらに
前記開口部と、前記重なり部とは、
前記開口部の開口径を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≧１．５μｍ
５μｍ≦ＴＨ≦１０μｍ において ＯＬ≧１．０μｍ
１０μｍ＜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液晶表示装置の製造方法。 - 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部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記載の液晶表示装置の製造方法。 - 前記第 1 のフィルタ要素と前記第２のフィルタとに隣接して第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形成されることを特徴とする請求項６または７記載の液晶表示装置の製造方法。
- 前記第２のフィルタ要素の開口部の位置を、前記第１のフィルタ要素に近い側に形成する
ことを特徴とする請求項８記載の液晶表示装置の製造方法。 - 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から9のいずれか１つに記載の液晶表示装置の製造方法。
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