JPH08146404A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JPH08146404A
JPH08146404A JP28528294A JP28528294A JPH08146404A JP H08146404 A JPH08146404 A JP H08146404A JP 28528294 A JP28528294 A JP 28528294A JP 28528294 A JP28528294 A JP 28528294A JP H08146404 A JPH08146404 A JP H08146404A
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JP
Japan
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liquid crystal
display device
crystal display
black matrix
tft substrate
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JP28528294A
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Yoshiro Okawa
善郎 大川
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 カラーフィルタ基板にブラックマトリクスが
形成された場合の開口率の低下と、TFT基板にブラッ
クマトリクスが形成された場合の製造プロセスの複雑化
の影響等を回避した液晶表示装置およびその製造方法を
提供する。 【構成】 TFT基板3の裏面に感光性樹脂27をスピ
ンナーで塗布する。続いてTFT基板3上部より紫外線
光を照射し、トランジスタ5や蓄積容量6をマスクとし
て用いることにより、セルフアライン方式で画素部分2
5の感光性樹脂27の透過率を向上(感光)させる。 【効果】 本発明の液晶表示装置およびその製造方法に
よれば、液晶表示装置の製造プロセスが簡略化され、ま
たセルフアライン方式のためフォトリソグラフィの合わ
せ猶予部分が不要となり、開口率の向上を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばカメラ一体型V
TRや液晶プロジエクター等に用いられる液晶表示装置
およびその製造方法に関し、更に詳しくは、ブラックマ
トリクスの形成方法を改良した液晶表示装置およびその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、カメラ一体型VTRや液晶プロジ
ェクターに代表される液晶表示装置付機器の普及ととも
に、液晶表示装置への高性能化の要求が高まり、液晶表
示装置の高精細化や高輝度化への取組みが進行してい
る。本発明はこの高精細化や高輝度化に関連のある開口
率を向上するブラックマトリクスの形成方法に係わるも
のであり、その構成例を示して説明する。
【0003】従来技術の液晶表示装置およびその製造方
法を図3を参照して説明する。
【0004】初めに、従来技術の液晶表示装置の第1例
としてTFT基板上にブラックマトリクスが形成された
例を図3(a)を参照して説明する。図3(a)におい
て、符号1は従来技術の液晶表示装置を指す。前記従来
技術の液晶表示装置1はカラーフィルタが形成されたカ
ラーフィルタ基板2、各画素制御用の薄膜トランジスタ
(TFT:Thin Film Transistor 以下、単に「トランジ
スタ」と記す)5が形成されたTFT基板3で大略構成
される。
【0005】前記TFT基板3は、詳細は後述するが一
枚のガラス基板4上にフォトリソグラフィ技術によりト
ランジスタ5や、補助容量として印加された電荷蓄積の
用途に供する蓄積容量6を形成した後に、絶縁膜である
1PSG膜11や2PSG膜12を形成する。その上に
プラズマCVD等により保護膜であるP−SiN13を
成膜し、引き続いてマスクを用いてエッチング処理され
る。更に、遮光層となるブラックマトリクス14をチタ
ンTiやタングステンW等をデポジションした後、フォ
トリソグラフィ技術によりパターンニングして形成す
る。その後、平坦化膜15や、対向電極とともに電荷を
印加するためのITO膜(Indium-Tin Oxide)7を形成し
てTFT基板3は構成される。また、前記カラーフィル
タ基板2には、後述するブラックマトリクスは厳密には
設けられず、ガラス基板の画素仕切り部分に赤(R)、
緑(G)、青(B)のカラーフィルタ9を、染色法、染
料分散法、顔料分散法、印刷法または電着法等を用いて
形成する。更に、対向電極にはITO膜7が、配向膜
(図示省略)にはポリイミド膜が一般的に用いられてい
る。
【0006】前記カラーフィルタ基板2とTFT基板3
は所定の間隔(数μm)を保持して対向配置され、これ
らの間隙に液晶組成物10を挟持させるとともに、その
周囲をシール材(図示省略)で封止固定する。更に、こ
れら基板の両面に偏光板を一体に積層することにより従
来技術の液晶表示装置1は構成されている。そして、従
来技術の液晶表示装置1のトランジスタ5は外部IC
(図示省略)から各画素の映像レベルに応じて入力され
る映像信号を液晶組成物10である液晶分子に供給す
る。この液晶分子に供給された映像信号電圧で液晶分子
を電圧方向に捩じれて倒立させ、この液晶分子による旋
光性を利用して従来技術の液晶表示装置1の映像表示が
成される。
【0007】次に、従来技術の液晶表示装置の第2例と
してカラーフィルタ基板上にブラックマトリクスが形成
された例を図3(b)を参照して説明する。図3(b)
において、カラーフィルタ基板2には、ガラス基板の画
素仕切り部分に遮光等を目的としたブラックマトリクス
8が設けられる。このブラックマトリクス8はスパッタ
リング法により形成したCr膜をパターンエッチングす
る方法や、黒色染料を塗布して形成した薄膜を露光して
パターニングする方法等により形成される。前記ブラッ
クマトリクス8によって区分けされた画素部分にはカラ
ーフィルタ(R、G、B)9が、従来技術の液晶表示装
置の第1例と同様の方法で形成される。更に、対向電極
にはITO膜7が、配向膜(図示省略)にはポリイミド
膜が用いられて構成される。
【0008】同図(b)におけるTFT基板3′は、従
来技術の液晶表示装置の第1例と同様の構成及び動作で
あるため、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来技術の液晶表示装置の第1例においては、TFT基
板と対向するカラーフィルタ基板にブラックマトリクス
を設けるためTFT基板との貼り合わせ精度が問題とな
る。つまり、予め貼り合わせずれを考慮して大きめのブ
ラックマトリクスを形成する必要があるため画素開口率
が低下するという問題点がある。また、従来技術の液晶
表示装置の第2例においては、ブラックマトリクスをT
FT基板上に例えばチタン等で成膜し、更にフォトリソ
グラフィ技術を用いて形成するため、製造プロセスやT
FT基板の構造が複雑になり製造コストが上昇するとい
う問題点がある。更に、マスクを用いたパターンニング
形成工程が必要なため、その貼り合わせ精度に限界があ
るという問題点がある。
【0010】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、カラーフィルタ基板にブラックマトリクスが形成さ
れた場合の画素開口率の低下と、TFT基板にブラック
マトリクスが形成された場合の製造プロセスの複雑化の
影響を回避した液晶表示装置およびその製造方法を提供
しようとするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明の液晶表示装置およびその製造方法では、複
数のTFTをマトリクス状に配列してなるTFT基板
と、R、G、Bのカラーフィルタが形成されたカラーフ
ィルタ基板と、これらの基板にブラックマトリクスを設
けた液晶表示装置の製造方法であり、ブラックマトリク
ス形成工程と熱処理工程とを備えた。そして、このTF
T基板の特に裏面に感光性樹脂を使用して熱硬化、UV
硬化、EB硬化の少なくとも一つで硬化してブラックマ
トリクスを形成することとした。また、このブラックマ
トリクスの形成方法をTFT基板のTFTを用いたセル
フアラインで行うことで前記課題を解決した。
【0012】また、液晶表示装置を前述のような液晶表
示装置の製造方法において製造することで前記課題を解
決した。
【0013】
【作用】本発明の液晶表示装置およびその製造方法であ
って、TFT基板の特に裏面にブラックマトリクスを形
成し、このブラックマトリクスに感光性樹脂を使用し、
熱硬化、UV硬化、EB硬化の少なくとも一つで硬化す
ることとした。また、このブラックマトリクスの形成方
法をトランジスタ部や蓄積容量部を用いたセルフアライ
ン方式で行うようにしたため、製造プロセスの簡略化や
製造コストの低減を図ることができる。
【0014】特に、液晶表示装置は前述のような液晶表
示装置の製造方法において製造することで開口率を向上
することができる。
【0015】
【実施例】以下、図1及び図2を参照して本発明の液晶
表示装置およびその製造方法の実施例を説明する。な
お、従来技術の液晶表示装置と同一の部分には同一の参
照符号を付し、それらの構成や動作の説明を省略する。
【0016】初めに、図1を参照して本発明の液晶表示
装置の製造方法を説明する。図1は本発明の液晶表示装
置およびその製造方法の前半プロセスを説明するための
工程断面図である。
【0017】先ず、洗浄した石英ガラス(Quartz)等より
成るガラス基板4上にLP−CVD(減圧化学的気相成
長法)等により、半導体層となる第1の多結晶Siであ
る1POLY20を成膜し、熱処理等により結晶粒を成
長させる(図1(a))。
【0018】これを写真処理技術によりトランジスタ
(ソース電極、ドレイン電極)や蓄積容量となる部分を
残してパターニングした後、全面にp型不純物B等を低
濃度イオン注入する。更に1POLY20の表面を酸化
したことにより絶縁膜となるSiO2 膜21を形成す
る。次に、トランジスタ(ゲート電極)及び蓄積容量の
上部電極となる多結晶Si膜をデポジションし、更にフ
ォトリソグラフィ技術を用いてパターニングする。パタ
ーニング後イオンインプラ技術によりトランジスタのソ
ース電極S、ドレイン電極D領域を確保する(同図
(b))。
【0019】次いで、AP−CVD(常圧化学的気相成
長法)等により、燐シリケートガラス等の1PSG膜1
1を形成する。そして、トランジスタ部分と次に形成す
るAL配線との接続を得るためのコンタクトホール22
をフォトリソグラフィ技術を用いて開口する。更に、配
線材料として一般的に使用される例えばAl−1%Si
をスパッタリング等により成膜してパターニングするこ
とによりAl配線28を形成する(同図(c))。
【0020】更に、その上部に層間絶縁膜となる2PS
G膜12を成膜して、その上にプラズマCVDにより保
護膜であるP−SiN13を成膜する。前記P−SiN
13は、引き続きマスクを用いてエッチング処理する。
そのエッチング部分は後述するITO膜との電気的接続
を得るための第2コンタクトホール23である(同図
(d))。
【0021】続いて、液晶のイレギュラーな配向(配向
不良)の招来を抑制する目的で平坦化膜15をスピンコ
ータ等で塗布し、後述するITO膜との電気的接続を得
るための第3コンタクトホール24をフォトリソグラフ
ィ技術で形成する(同図(e))。
【0022】更に、画素部分25の下部電極となる透明
なITO膜26をスパッタリング処理により成膜し、図
示のような電極部を残して他の部分をエッチング処理し
て除去する。最後に、熱処理を施すことにより前記IT
O膜26の比抵抗を低下させるとともに画素部分25の
電極の可視光透過率を向上させ、更にトランジスタ特性
を向上させて液晶表示装置の前半プロセスを終了する
(同図(f))。
【0023】次に、図2を参照して本発明の液晶表示装
置の後半プロセスの実施例を説明する。
【0024】上述の前半プロセスを終了後、TFT基板
3の裏面に感光性樹脂27をスピンナーで塗布する。前
記感光性樹脂の要件としては、通常状態では透過率が殆
ど無く、紫外線に感光することで透過率が向上するとと
もに非感光の部分は透過率が向上しない材料であり、更
に熱重合により強度が強化される感光材料であることが
要求される(図2(a))。
【0025】続いて、TFT基板3上部より紫外線UV
光を照射し、トランジスタ部及び蓄積容量部をマスクと
して用いることにより、セルフアライン方式により画素
部分25の感光性樹脂27の透過率を向上(感光)させ
る。最後に、熱処理工程において例えば100乃至40
0°Cの温度で熱処理を施すことにより、前記感光性樹
脂27の強度を向上させて液晶表示装置の後半プロセス
を終了する(同図(b))。このように、ブラックマト
リクスをTFT基板3の裏面に形成する場合においては
保護膜の作用により、通常の液晶表示装置の製造プロセ
スを増やす場合よりも汚染等に曝される危険性は低減さ
れる。
【0026】また、前記TFT基板3に塗布する感光性
樹脂材料の他の実施例として、ポジ型感光性樹脂を用い
ることも可能である。つまり、TFT基板3の裏面にス
ピンナー等で遮光層となる染料等を含有したポジ型感光
性樹脂を塗布した後、例えば紫外線光を照射することに
よりトランジスタ部及び蓄積容量部の樹脂材料は残余さ
せ、画素部分25の電極は溶解して無くなるような感光
材料を用いることも可能であることは論を待たない。
【0027】本発明は前記実施例に限定されず、種々の
実施形態を採ることができる。例えばブラックマトリク
ス形成工程としては、TFT基板の裏面に感光性樹脂を
塗布する方法について説明したが、TFT基板工程終了
後にその表面にセルフアライン方式でブラックマトリク
スを形成しても良いし、またTFT基板の裏面に通常の
ブラックマトリクス材料によりブラックマトリクスを形
成しても良く、更に様々な形態に発展できることは言う
までもない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の液晶表示
装置およびその製造方法によれば、従来技術の液晶表示
装置のカラーフィルタ基板にブラックマトリクスを形成
する方式に比して、カラーフィルタ基板の製造プロセス
が簡略化されることにより製造コストの削減が可能とな
り、TFT基板との貼り合わせずれを考慮した見込み領
域が不要となることから画素の開口率を向上することが
できる。また、TFT基板上にブラックマトリクスを形
成する方式に比べて製造プロセスの簡略化が可能とな
る。つまり、従来技術のブラックマトリクス形成工程
は、ブラックマトリクス材料の成膜→レジストパターン
のパターンニング→ブラックマトリクス材料のエッチン
グ→レジスト除去のような製造プロセスが必要となる
が、本発明のブラックマトリクス形成工程では、レジス
ト(感光性樹脂)のパターンニングのみとなり、製造プ
ロセスを簡略化することができる。
【0029】また、本発明におけるブラックマトリクス
形成工程は、TFT基板の主要プロセス終了後、即ち保
護膜となるP−SiN膜の形成後に行われる点、及びT
FT基板に影響の及ばない裏面に形成することにより、
ブラックマトリクス形成工程の不良率を低減することが
できる。更に、本発明におけるブラックマトリクス形成
工程はセルフアライン方式を用いるためにフォトリソグ
ラフィのための合わせ猶予部分が不要となり、開口率の
向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の液晶表示装置およびその製造方法の
前半プロセスを説明するための工程断面図である。
【図2】 本発明の液晶表示装置およびその製造方法の
後半プロセスを説明するための工程断面図である。
【図3】 従来技術の液晶表示装置の液晶セル構造の1
画素分を示す断面図であり、(a)はカラーフィルタ基
板側にブラックマトリクスが形成された図であり、
(b)はTFT基板側にブラックマトリクスが形成され
た図である。
【符号の説明】
1 従来技術の液晶表示装置 2 カラーフィルタ基板 3、3 ′ TFT基板 4 ガラス基板 5 トランジスタ 6 蓄積容量 7、26 ITO膜 8、14 ブラックマトリクス 9 カラーフィルタ(R、G、B) 10 液晶組成物(液晶分子) 11 1PSG膜 12 2PSG膜 13 P−SiN 15 平坦化膜 20 1POLY 21 SiO2 膜 22 コンタクトホール 23 第2コンタクトホール 24 第3コンタクトホール 25 画素部分 27 感光性樹脂 28 Al配線 D ドレイン電極 S ソース電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも複数のTFTをマトリクス状
    に配列して成るTFT基板と、赤(R)、緑(G)、青
    (B)のカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基
    板と、前記TFT基板にブラックマトリクスを設けた液
    晶表示装置の製造方法であって、前記TFT基板の裏面
    にブラックマトリクスを形成することを特徴とする液晶
    表示装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のブラックマトリクス
    に、感光性樹脂を使用することを特徴とする液晶表示装
    置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のブラックマトリクス
    に、ポジ型感光性樹脂を使用することを特徴とする液晶
    表示装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記感光性樹脂の硬化手段は熱硬化、U
    V硬化、EB硬化の内の少なくとも一つであることを特
    徴とする液晶表示装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載のブラックマトリクスの
    形成方法を、前記TFT基板のTFTを用いたセルフア
    ライン方式にて行うことを特徴とする液晶表示装置の製
    造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4または請求項5に
    記載の液晶表示装置の製造方法において製造されたこと
    を特徴とする液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6549259B2 (en) 2000-02-14 2003-04-15 Nec Corporation Liquid crystal display panel and fabrication method of the same

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