JP2000098422A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置において、画素電極の段差に起
因する表示不良を無くし、光漏れを防止する。 【解決手段】 平坦化層間絶縁層１４上に形成された画
素電極１６の分離領域２０に対向して、ＴＦＴ基板上に
赤ＣＦ層１１と緑ＣＦ層１２と青ＣＦ層１３とを積み重
ねて形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、「ＴＦＴ（thin film transistor）」とい
う。）を備えた液晶表示装置およびその製造方法に関
し、特に、カラーフィルター層をＴＦＴ基板上に設けた
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】（ＴＦＴ基板の配線構成）図１１に、Ｔ
ＦＴ基板を備えた従来の液晶表示装置の回路構成を示
す。このＴＦＴ基板には、ゲート配線２とソース配線７
で囲まれた領域に対応して画素電極（図示せず。）がマ
トリクス状に形成されている。そして、この画素電極に
は、スイッチング素子として機能するＴＦＴ９のドレイ
ン電極（図示せず。）が接続されている。また、このＴ
ＦＴ９のゲート電極（図示せず。）には走査配線として
機能するゲート配線２を接続し、ゲート電極に入力され
るゲート信号によってＴＦＴ９の駆動を制御する。ＴＦ
Ｔ９のソース電極（図示せず。）には信号配線として機
能するソース配線７を接続し、ＴＦＴ９の駆動時にＴＦ
Ｔ９によってデータ（表示）信号が画素電極に入力され
る。さらに、ＴＦＴ９のドレイン電極には画素電極と付
加容量が接続されており、この付加容量の対向電極はそ
れぞれ共通配線３に接続され、これにコモン電圧Ｖ_com
が印加されている。

【０００３】（薄膜トランジスタと画素電極の構成）図
１２には、画素最上層構造を持った液晶表示装置のＴＦ
Ｔ基板上に形成されたＴＦＴ９の断面を示している。

【０００４】ＴＦＴ基板１上に、ゲート配線２に接続さ
れたゲート電極２ａが形成され、このゲート電極２ａ上
にゲート絶縁層４が形成されている。そして、このゲー
ト絶縁層４上にこれと重畳するように半導体層５ａ（こ
の半導体層５ａは、アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ
層）とｎ⁺アモルファスシリコン層（ｎ⁺ａ−Ｓｉ層）を
有する。）が設けられている。また、この半導体層５ａ
上にソース電極７ａとドレイン電極８を形成している。
なお、このような構造のＴＦＴ９を逆スタガ型のａ−Ｓ
ｉＴＦＴという。ＴＦＴ９、ゲート配線２およびソース
配線７を覆って、層間絶縁層１４が形成される。そし
て、層間絶縁層１４の上には、分離領域２０で分離さ
れ、画素電極１６として機能するＩＴＯ（indium tin o
xide）の透明導電層がスパッタリング法で形成されてい
る。この画素電極１６は層間絶縁層１４を貫いたコンタ
クトホール１５によってＴＦＴ９のドレイン電極８に接
続されている（層間絶縁層１４を介して、ＴＦＴ９の一
部を覆って最上位置に画素電極１６を形成しているの
で、以下、この構成を「画素最上層構造を有するＴＦ
Ｔ」という。）。以上のように、ゲート配線２およびソ
ース配線７と、画素電極１６との間に厚膜の層間絶縁層
１４が形成されているので、配線２、７やＴＦＴ９に起
因する段差によって、後工程のラビング処理（配向層分
子を配向させる処理）でラビング不良（配線段差近傍の
ラビング処理不十分）による液晶配向不良を無くせる。
また、層間絶縁層１４は低誘電率材料（誘電率４．０以
下）であって、配線２、７と画素電極とをオーバーラッ
プさせても寄生容量が増加する心配が少ないので、これ
らをオーバーラップさせることが可能になる（図１２を
参照）。よって配線２、７で囲まれた領域ほぼ全面を、
表示に寄与する有効画素領域として使用できることにな
るので、液晶表示装置の開口率を向上できる（例えば、
特開昭６３−２７９２２８号公報参照）。

【０００５】（オンチップカラーフィルター構造）ＴＦ
Ｔ基板１にＴＦＴ９を形成した後にカラーフィルタ層
（以下、「ＣＦ層」という。）を形成するＴＦＴ構造
（以下、「オンチップＣＦ層構造」という。）は、例え
ば、特開平８−１２２８２４号公報、特開平８−１７９
３７６号公報、特開平９−３１１３２７号公報に開示さ
れている。このオンチップＣＦ層構造の利点は次のとお
りである。

【０００６】液晶材料を介してＴＦＴ基板１に対向する
対向基板（図示せず。）上にＣＦ層を設けた構造におい
ては、ＴＦＴ基板１と対向基板の張り合わせ位置のずれ
による光漏れを防止するため、ＣＦ層と共に形成される
ブラックマトリクス層（以下、これを「ＢＭ層」とい
う）と画素電極をオーバーラップさせて、位置ずれに対
する所定のマージンを設けておくことを必要とする。こ
のマージンは通常１０μｍ程度であって、ＢＭ層マージ
ンは液晶表示装置の表示領域を覆うので、これによって
液晶表示装置の開口率を低下（約１０％）させてしま
う。これに対し、上記オンチップＣＦ層構造において
は、ＣＦ層と共にＢＭ層をＴＦＴ基板１に形成するの
で、ＢＭ層と画素電極のオーバーラップマージンをなく
すことができて、マージンが表示領域を覆うことによる
開口率低下を回避できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８−１
２２８２４号公報、特開平８−１７９３７６号公報およ
び特開平９−３１１３２７号公報に開示されたオンチッ
プＣＦ層構造の液晶表示装置については、以下の問題が
ある。

【０００８】特開平８−１２２８２４号公報や特開平８
−１７９３７６号公報においては、ＢＭ層をＴＦＴ基板
１の最下層に形成しており、ＢＭ層と画素電極は近接し
ていないので、ＢＭ層上に配置された画素電極を分離す
る隙間の部分（以下、この隙間を「分離領域２０」とい
う。）において、斜め方向の光ＬＢ（例えば、隣の画素
領域より分離領域２０に入射する光であって、図１２に
矢印を付してこの光ＬＢの伝播方向を記載している。）
が漏れてしまう。これに比べ、特開平９ー３１１３２７
号公報に記載されたオンチップＣＦ層構造の液晶表示装
置では、ＣＦ層を２層積み重ねることを提案している。
しかし、特開平９−３１１３２７号公報では、ＣＦ層の
積層によって、配線２、７の反射を防止することを主と
して意図しており、２層のＣＦ層でもって光漏れを有効
に防止できるか否か不明である。また、ＣＦ層の積層構
造に起因してそれの上に形成された画素電極に段差が発
生し、これによってこの段差近傍で液晶の配向が乱れ
て、表示不良を誘発する。特開平９−３１１３２７号公
報においては、重なり合う部分を配線２、７幅中心から
ずらすことで課題を解消できると言及されているもの
の、段差が存在することに変りなく、段差近傍で液晶の
配向乱れによる表示不良を根本的に解消したとは言えな
い。

【０００９】そこで、請求項１に記載の発明は、画素電
極の分離領域における光漏れを確実に防止できるオンチ
ップＣＦ層構造の液晶表示装置を提供することを目的と
する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明の目的に加えて、画素電極の段差をなくしてこれ
による表示不良を根本的に解消できるオンチップＣＦ層
構造の液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明の目的に加えて、薄膜トランジスタの特性劣化を
確実に防止し得るオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置
を提供することを目的とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、以上に記載の目
的に加えて、隣の画素領域より斜め方向に伝播する光の
遮光を確実に行い得るオンチップＣＦ層構造の液晶表示
措置を提供することを目的とする。

【００１３】請求項５に記載の発明は、以上に記載の目
的に加えて、基板端部の周辺に設けることを要する遮光
層をＣＦ層で兼用できるオンチップＣＦ層構造の液晶表
示装置を提供することを目的とする。

【００１４】請求項６と７に記載の発明は、共に、画素
電極の分離領域における光漏れを確実に防止でき、かつ
画素電極の段差をなくしてこれによる表示不良を根本的
に解消できるオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置の製
造方法を提供することを目的とする。ここで、請求項７
に記載の発明は、これらの目的に加えて、簡易にＣＦ層
を形成を行い得るオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置
の製造方法も提供することを目的とする。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の発明の目的に加えて、薄膜トランジスタの特性劣化を
確実に防止し得るオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置
の製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項７と８に
記載の発明の目的に加えて、隣の画素領域より斜め方向
に伝播する光の遮光を確実に行い得るオンチップＣＦ層
構造の液晶表示措置の製造方法を提供することを目的と
する。

【００１７】請求項１０乃至１３に記載の発明は、共
に、請求項７乃至９に記載の発明の目的に加えて、簡易
にコンタクトホール形成を行い得るオンチップＣＦ層構
造の液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１８】請求項１４と１５に記載の発明は、共に、
エッチング処理を効率的に行う得るオンチップＣＦ層構
造の液晶表示装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１に記載の液晶表示装置は、基
板と、この基板上に互いに直交して形成されたゲート配
線およびソース配線と、これら配線を覆って形成された
ゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に設けられた薄膜
トランジスタと、この薄膜トランジスタおよび上記のゲ
ート絶縁層を覆って形成された複数の有色絶縁層と、こ
の複数の有色絶縁層上に形成された無色絶縁層と、上記
のゲート配線またはソース配線に対向して設けられた分
離領域によって分離され、上記の無色絶縁層上に形成さ
れた複数の画素電極と、前記画素電極の領域内で上記の
有色絶縁層と無色絶縁層に設けられたコンタクトとを備
えており、上記の分離領域と対向した領域には、赤色絶
縁層と緑色絶縁層と青色絶縁層とが積み重ねられている
ことを特徴とする。

【００２０】ここで、無色絶縁層とは、少なくとも可視
領域のどのような波長の光も透過できる絶縁層をいい、
有色絶縁層とは、波長に対して所定の光透過率特性を持
つ絶縁層をいう。このように有色絶縁層を配置すると、
これが遮光層として機能して、分離領域の光漏れを防止
する。なお、画素電極と薄膜トランジスタの電気的接続
を図るため、コンタクトホールを設けている。

【００２１】そして、請求項２に記載の発明のように、
画素電極と接する無色絶縁層の表面を前記コンタクトホ
ールを除き平坦にすれば、分離領域近傍の段差による液
晶層の配向の乱れで発生する表示不良を防止できる。

【００２２】なお、本明細書中で使用される平坦とは、
後工程のラビングによって画素電極を介して無色絶縁層
上に形成された配向層（図示せず）表面をむら無く均一
処理できる程度の表面平滑度合をいい、例えば、微細な
表面粗さ、表面うねり、微小なホールやくぼみ等が無色
絶縁層の表面に存在しても、これによって上記配向層表
面をむら無く均一にラビング処理できる限り平坦と言え
る。

【００２３】また、薄膜トランジスタを有色絶縁層や無
色絶縁層で覆っているので、薄膜トランジスタを保護で
きるものの、請求項３に記載の発明のように、薄膜トラ
ンジスタと有色絶縁層の間に保護層を設ければ、さらに
薄膜トランジスタの信頼性は向上する。

【００２４】更に、請求項４に記載の発明のように、分
離領域の有色絶縁層の最上層表面と基板との距離を、無
色絶縁層の表面と基板との距離に一致させると、斜め方
向から分離領域に伝播する光も有効に有色絶縁層で遮光
できる。

【００２５】更に、請求項５に記載の発明のように、有
色絶縁層を基板の端部周辺に設けることも可能で、これ
によって基板端部の周辺に遮光層を別途設ける工程をな
くすことができる。

【００２６】上記目的を達成するために、本発明のうち
請求項６に記載の液晶表示装置の製造方法は、基板上に
互いに直交するゲート配線およびソース配線を配置し、
これら配線を覆うように基板上にゲート絶縁層を形成
し、ゲート絶縁層上に薄膜トランジスタを形成し、薄膜
トランジスタを形成した後に上記の基板上に部分的に有
色絶縁層を３層積み重ね、この有色絶縁層の積み重ねた
後に上記の基板全面に無色絶縁層を形成し、無色絶縁層
にコンタクトホールを形成し、上記のゲート配線または
ソース配線に対向して形成された分離領域によって分離
された複数の画素電極を前記無色絶縁層上に形成する液
晶表示装置の製造方法。

【００２７】ここで、基板上に有色絶縁層を設けるに
は、有色絶縁層上にレジスト層形成し、露光、現像およ
び有色絶縁層のエッチングの各工程を繰り返すことで可
能であるが、例えば、請求項７に記載の発明のように、
有色絶縁層が感光性であって、この有色絶縁層の露光お
よび現像を行うことによっても有色絶縁層を形成するこ
とが可能であり、これによってレジスト層形成の工程を
なくすことができるという利点がある。

【００２８】また、請求項８に記載の発明のように、薄
膜トランジスタを形成した後、有色絶縁層を積み重ねる
前に前記基板全面に保護層を形成し、薄膜トランジスタ
の表面を汚染からより強力に保護しても良い。

【００２９】また、請求項９に記載の発明のように、無
色絶縁層を形成した後、画素電極を形成する前に無色絶
縁層の表面をエッチバックすれば、有色絶縁層と画素電
極とを近接させることができ、分離領域に伝播する斜め
方向の光を有色絶縁層で有効に遮光できる。

【００３０】更に、請求項１０に記載の発明のように、
無色絶縁層が感光性であれば、無色絶縁層の露光および
現像を行うことによってコンタクトホールを形成でき、
無色絶縁層上にレジスト層を形成する工程をなくし得
る。

【００３１】一方、有色絶縁層については、請求項１１
に記載の発明のように、事前に画素電極の領域内におい
て前記有色絶縁層の形成されない部分を作っておき、こ
の部分に無色絶縁層のコンタクトホールを位置決めして
も良く、請求項１２に記載の発明のように、画素電極の
領域内において、前記無色絶縁層のコンタクトホールを
マスクにして有色絶縁層をエッチングしてホールを形成
しても良い。後者であれば、エッチング工程が別途必要
なものの、基板全面の多数のコンタクトホール（１２イ
ンチＳＶＧＡで約１４４万個）の位置合わせが必要でな
く、基板製造の容易化につながる。

【００３２】更には、請求項１３に記載の発明のよう
に、有色絶縁層のエッチングの後、画素電極の領域内に
おいて無色絶縁層の前記コンタクトホールをマスクにし
て保護層をエッチングすることもできる。

【００３３】なお、エッチングの具体的処理として、請
求項１４に記載の発明のように、保護層のエッチングと
エッチバックを大気にさらすことなく連続処理すること
も、請求項１５に記載の発明のように、有色絶縁層のエ
ッチングと保護層のエッチングを大気にさらすことなく
連続処理することも可能である。なお、ここでの連続処
理とは、同一処理容器内における処理は勿論、処理部材
を大気にさらさなければ、他の処理容器でも他の製造装
置であっても良い。

【００３４】

【発明の実施の形態】実施の形態１ 以下、本発明の実施の形態１を、図面に基づいて説明す
る。

【００３５】各図において、図１は液晶表示装置のＴＦ
Ｔ基板の平面図であり、図２は、図１に示された線II−
II部分の断面図であり、図３（ａ）〜（ｃ）および図４
（ａ）〜（ｂ）は図２のＴＦＴ基板の製造工程を説明す
る断面図であり、図５は各ＣＦ層の波長に対する光透過
率特性を説明する図であり、図６（ａ）〜（ｃ）は図１
に示された線VI−VI部分の断面図であって、ソース配線
に対するＣＦ層と画素電極の配置構成を示す断面図であ
り、図７は図１に示された線VII−VII部分の断面図であ
って、ゲート配線に対するＣＦ層と画素電極の配置を示
す断面図である。

【００３６】図１において、ＴＦＴ基板の配線配置を説
明し、図２において、ＴＦＴとＣＦ層の断面配置および
コンタクトホールの断面配置を説明する。ＴＦＴ基板１
上にゲート配線２とソース配線７が互いに直交して複数
本形成されている。また、画素電極１６はマトリクス状
に複数配置され、それぞれ独立に電圧を印加できるよう
にゲート配線２上とソース配線７上の分離領域２０によ
って分離されている。但し、図１では簡潔に記載するた
め、ここでは画素電極１６に点線を付して、これを省略
したものとしている。一方、ゲート配線２とソース配線
７の交差点の近傍にはＴＦＴ９が形成されている。ＴＦ
Ｔ９では、ゲート配線２の一部をゲート電極２ａとして
機能させ、これに印加された電圧の制御（オン／オフ）
によって、ソース電極７ａの信号をドレイン電極８を介
して画素電極１６に伝達する。また、ゲート配線２と平
行に、近接した２本のゲート配線２のほぼ中央には、共
通配線３を形成する。なお、ドレイン電極８と画素電極
１６の間に、層間絶縁層１４を設けているが、ドレイン
電極８の一部を共通配線３の上にまで延ばし、共通配線
３上の層間絶縁層１４にコンタクトホール１５を形成し
てドレイン電極８の表面を露出させ、これを画素電極１
６に接触させて両電極間の電気接続を行う。また、ドレ
イン電極８を延ばして、共通配線３上に、共通配線３の
方向と平行にドレイン電極８を配置しているので、ドレ
イン電極８と共通配線３の間にはゲート絶縁層４が設け
られ、共通配線３とドレイン電極８の間で保持容量を形
成する。

【００３７】ＴＦＴ９上には、有色絶縁層、即ち、赤、
緑、青の３層の各ＣＦ層１１、１２、１３が積み重ねら
れている。例えば、図２の中央の積み重ねられた各ＣＦ
層１１、１２、１３においては、その両側に緑ＣＦ層１
２の画素領域と青ＣＦ層１３の画素領域に設けられてお
り、緑ＣＦ層１２と青ＣＦ層１３の一部は互いに、分離
領域２０と対向して重なり合うように形成されている。
一方、赤ＣＦ層１１は分離領域２０と対向しかつ平行
に、分離領域２０の幅よりも幅広に残されている。同様
に、図２の右側に積み重ねられた各ＣＦ層１１、１２、
１３においては、緑ＣＦ層１３と赤ＣＦ層１１の一部は
互いに、分離領域２０と対向して重なり合うように形成
され、緑ＣＦ層１２は分離領域２０と対向しかつ平行
に、分離領域２０の幅よりも幅広に残されている。な
お、有色絶縁層の各ＣＦ層の積層順序は、図示された順
序に限られることはなく、順不同である。

【００３８】更に、各ＣＦ層１１、１２、１３の上には
無色絶縁層である層間絶縁層１４が形成され、これによ
ってその上に形成される画素電極１６の平坦化（但し、
コンタクトホール１５の部分を除く）が図られている。

【００３９】図３（ａ）〜（ｃ）および図４（ａ）〜
（ｂ）は、オンチップＣＦ層構造を持ったＴＦＴ基板の
製造工程を説明する断面図である。この製造工程は、全
体で５工程からなり、各工程は次のとおりである。

【００４０】（イ）第１工程（図３（ａ））：ＴＦＴ基
板１上にＣｒ等の金属によってゲート配線２、ゲート電
極２ａ、共通配線３、共通電極３ａをスパッタリング
法、フォトリソグラフィ法、エッチング法で約４０００
Åの厚さで形成し、これらの配線２、７上に窒化シリコ
ン（ＳｉＮ）のゲート絶縁層４をプラズマＣＶＤ法、フ
ォトリソグラフィ法、エッチング法で約４０００Åの厚
さで形成する。そして、プラズマＣＶＤ法で、ゲート電
極２ａの上に島状にアモルファスシリコン層５（以下、
「ａ−Ｓｉ層５」という。）を約１５００Å厚さで、ｎ
⁺アモルファスシリコン層６（以下「ｎ⁺ａ−Ｓｉ層６」
という。）を約３００Å厚さで形成し、Ｃｒのスパッタ
リング法、フォトリソグラフィ法、エッチング法でドレ
イン電極８、ソース電極７ａを約４０００Åの厚さで形
成する。その後、ＴＦＴ９の中央部のｎ＋ａ−Ｓｉ層６
をチャネルエッチして、プラズマＣＶＤ法でＴＦＴ基板
１全面に窒化シリコンの保護層１０を約１０００Åの厚
さで形成する。但し、層間絶縁層１４によってＴＦＴ９
の表面汚染による特性劣化の防止が可能なので、この保
護層１０を無くすことも可能であるものの、この保護層
１０によってＴＦＴ９の信頼性をより高める得るという
利点もある。

【００４１】（ロ）第２工程（図３（ｂ））：保護層１
０上に、赤色画素に対応する領域に約１．５μｍの厚さ
でもって赤色絶縁層の赤ＣＦ層１１を形成する。ここ
で、画素領域の他に、この赤ＣＦ層１１を画素電極１６
の分離領域２０のＢＭ層として兼用させるため、分離領
域２０に対向する領域には、赤ＣＦ層１１を画素領域か
ら延長し、もしくは別の赤ＣＦ層１１を形成している。
この赤ＣＦ層１１は、例えば、カラーレジスト法（顔料
分散法の一種）によって形成される。この方法は、感光
性樹脂に微細化（サブミクロン）した顔料を均一に分散
させた有色感光材を用いて、スピンコート塗布、露光、
現像でパターンを形成するものである。カラーレジスト
の材料として、ポリビニルアルコール系の光架橋タイプ
やアクリル樹脂系の光重合タイプがある。なお、ここで
はカラーレジスト法を例に、赤ＣＦ層１１の製造方法を
説明したが、この方法に限ることなく、例えば、有色フ
ィルムを転写させ、それを露光、現像することによって
も製造できる（これをフィルム転写法という。）。

【００４２】（ハ）第３工程（図３（ｃ））：上記第２
工程と同様にして、緑ＣＦ層１２、青ＣＦ層１３を形成
する。なお、共通電極３ａとドレイン電極８の一部でも
ってゲート絶縁層４を介して保持容量を形成する領域に
おいては、その上部にこれら各ＣＦ層１１、１２、１３
のホール１７、１８、１９を形成する。

【００４３】（ニ）第４工程（図４（ａ））：各ＣＦ層
１１、１２、１３を形成した後、ＴＦＴ基板１全面に感
光性を持った約２〜５μｍの厚さの無色絶縁層（アクリ
ル系透明樹脂）をスピンコート法で塗布する。この層に
よって、ＴＦＴ９や上記各ＣＦ層１１、１２、１３の重
なりによる段差を無くし、この層の上に設ける画素電極
をコンタクトホール１５を除いて平坦化させることがで
きる。そして、上記ホール１７、１８、１９と位置を一
致させるように、フォトリソグラフィ法でこの層にコン
タクトホール１５を設けると共に、表示領域外のＴＦＴ
基板１の端面に延びているゲート配線またはソース配線
（図示せず。）と外部回路（図示せず。）の対向基板の
ＩＴＯ（図示せず。）との接続を図るトランスファ電極
その他の接続端子（図示せず。）にも無色絶縁層にコン
タクトホール（図示せず。）を設ける。その後、この層
を充分に焼成させて無色の層間絶縁層１４として機能さ
せる。更に、層間絶縁層１４のコンタクトホール１５を
マスクにして、ＴＦＴ９の保護用の保護層１０をエッチ
ングし、ドレイン電極８の表面の一部を露出させる。な
お、同時にトランスファー電極その他の端子（図示せ
ず。）のコンタクトホール（図示せず。）の保護層１０
もエッチングする。

【００４４】（ホ）第５工程（図４（ｂ））：コンタク
トホール１５を形成した後に、層間絶縁層１４の上に画
素電極１６をスパッタリング法により約１０００Åの厚
さで形成する。なお、画素電極１６については、既に説
明したように、ＴＦＴ基板１上に設けられたゲート配線
２とソース配線７上の分離領域２０によって複数に分離
され、マトリクス状に配置されている。この分離領域２
０に対向して、ゲート配線２またはソース配線７と重な
り合った各ＣＦ層１１、１２、１３が共に配置され、こ
れらによって、分離領域２０から漏れる光を遮光でき
る。上記コンタクトホール１５の内側にも画素電極１６
を形成し、ドレイン電極８の表面の一部と画素電極１６
を接触させて、これらの電気接続を図っている。画素電
極の材質には、ＩＴＯ（indium tin oxide）の他、酸化
インジュウムや酸化すずを用いることもできる。

【００４５】こうして形成した各ＣＦ層１１、１２、１
３の重ね合わせによって、分離領域２０の遮光効果を果
たすことができ、このことは、図５に示す波長に対する
各ＣＦ層１１、１２、１３の光透過率特性でもって説明
され得る。例えば、赤ＣＦ層１１では、６２０ｎｍより
長波長の光を８０％程度透過する一方、これより短波長
の光をほとんど透過せず、青ＣＦ層１３では、５５０ｎ
ｍ以上の長波長の光をほとんど透過せず、緑ＣＦ層で
は、４５０ｎｍ以下の短波長の光と６００ｎｍ以上の長
波長の光をほとんど透過しない。よって赤、緑、青の各
ＣＦ層１１、１２、１３を全て重ね合わせれば、いずれ
の波長の光も遮光でき得ることが分かる。これによっ
て、ゲート配線２またはソース配線７の遮光効果に加え
て、各ＣＦ層１１、１２、１３の遮光効果も相まって、
より確実に光漏れを回避できる。

【００４６】更に、ゲート電極２ａと画素電極１６の間
には、図２に示すように、約２〜５μｍ厚の層間絶縁層
１４を設けているので、層間絶縁層１４の上に設けられ
た分離領域２０は、その下に形成されたゲート電極２ａ
と上記厚さ分離れて配置される。このことは、ゲート電
極２ａによっては、斜め方向の光（例えば、図１２に示
された矢印方向の光ＬＢ）を効果的に遮光できない可能
性があるところ、この斜め方向の光に対して、各ＣＦ層
１１、１２、１３は分離領域２０と近接して配置されて
いるので、各ＣＦ層１１、１２、１３の光透過率特性に
対応して、斜め方向の光をこれで有効に遮光できる得
る。

【００４７】次に、ソース配線７に対する各ＣＦ層１
１、１２、１３および隣接する画素電極１６によって挟
まれた分離領域２０の具体的な配置について説明する。

【００４８】まず、図６（ａ）に示される本実施の形態
の一例では、ソース配線７の幅Ｗ１を分離領域２０の幅
Ｗ３より大きくしている。一方、図６（ｂ）に示される
本実施の形態の一例では、ソース配線７の幅Ｗ１を分離
領域２０の幅Ｗ３より小さくしている。なお、図６
（ａ）と図６（ｂ）に示される実施の形態のいずれも、
各ＣＦ層１１、１２、１３の重ね合った領域の幅Ｗ２
は、分離領域２０の幅Ｗ３よりも大きくして、これによ
って上記記載の遮光効果を発揮する。図６（ａ）のよう
に、ソース配線７の幅を分離領域２０の幅より大きくす
れば、このソース配線７によって分離領域２０から漏れ
る光の遮光効果を増すことができるので、各ＣＦ層１
１、１２、１３の重ね合わせの遮光と相まってより効果
的に光漏れの防止を行い得る。また、図６（ｂ）のよう
に、ソース配線７の幅を分離領域２０の幅より小さくす
れば、ソース配線７の遮光効果は犠牲になるが、ソース
配線７と画素電極１６とは層間絶縁層１４を介して対向
して配置されていないので、ソース配線７と画素電極１
６の間で発生する寄生容量を少なくでき、クロストーク
を無くし得るという効果がある。なお、クロストークと
は、非選択画素を駆動してしまう現象をいい、これによ
ってコントラスト等の画質性能が劣化する。

【００４９】図６（ｃ）に示される本実施の形態の一例
では、ソース配線７の一方幅方向にソース配線７を延ば
している。隣接画素によってもたらされる電界の非対称
性によって液晶の配向が乱れ、これによる表示不良を緩
和できるという効果がある。

【００５０】ゲート配線２に対する各ＣＦ層１１、１
２、１３および隣接する画素電極１６によって挟まれた
分離領域２０の配置については、図７に示すように、ゲ
ート配線２の幅Ｌ１と各ＣＦ層１１、１２、１３の重ね
合った領域の幅Ｌ２を共に、分離領域２０の幅Ｌ３より
も大きくして遮光効果を増している。なお、ゲート電極
２ａとして機能するゲート配線２の領域に形成されたＴ
ＦＴ９の上にも、図２に示すように、各ＣＦ層１１、１
２、１３が形成され、分離領域２０で漏れる光の遮光と
ＴＦＴ基板全面より入射する光を防止し、トランジスタ
の光リークを無くしている。

【００５１】実施の形態２ 以下、上記実施の形態１で示された製造工程とそれで得
られるＴＦＴ基板の変形例を図面に基づいて説明する。

【００５２】図８（ａ）と（ｂ）は、ＴＦＴ基板の製造
工程を説明する断面図であって、上記の第４工程（図４
（ａ））の後の工程の断面図ある。なお、上記第１工程
（図３（ａ））〜第４工程（図４（ａ））については、
本実施の形態のＴＦＴ基板も同じ方法で製造されるの
で、これらの第１工程〜第４工程の説明を省く。この第
４工程の後に行われる第５工程と第６工程は次のとおり
である。

【００５３】（ホ）第５工程（図８（ａ））：保護層１
０を層間絶縁層１４をマスクにしてエッチングし、ドレ
イン電極８の表面の一部を露出させた後に、重ね合わせ
た各ＣＦ層１１、１２、１３の頂点位置まで層間絶縁層
１４を薄くエッチバック処理する。なお、エッチバック
とは、薄膜を形成した後に一定程度だけエッチングする
薄膜平坦化手法のひとつである。

【００５４】（ニ）第６工程（図８（ｂ））：エッチバ
ック処理の後、上記図４（ｂ）に記載された方法と同じ
方法で画素電極１６を形成し、コンタクトホール１５の
部分で画素電極１６とドレイン電極８を電気接続する。

【００５５】このようにして層間絶縁層１４を形成する
と、分離領域２０と積み重ねられた各ＣＦ層１１、１
２、１３間には、層間絶縁層１４の厚み方向のすきまが
無いので、斜め方向の光を完全に遮光できる。なお、保
護層１０のエッチング、層間絶縁層１４のエッチバック
処理、有機系残留物の除去（スカム除去）をドライエッ
チ装置で大気にさらすことなく連続処理できるので、工
程数の増加を招くことはない。なお、本実施の形態にお
いても、有色絶縁層の各ＣＦ層の積層順序は、図示され
た順序に限られることはなく、順不同である。

【００５６】実施の形態３ 以下、上記実施の形態１で示された製造工程の他の変形
例を、図面に基づいて説明する。

【００５７】図９（ａ）と（ｂ）は、ＴＦＴ基板の製造
工程の内、各ＣＦ層１１、１２、１３と保護層１０のエ
ッチングについて説明する断面図である。なお、これ以
外の製造方法については、上記図３（ａ）〜（ｃ）およ
び図４（ａ）〜（ｂ）に記載された製造方法と同じ方法
なので、これらの説明は省いている。各ＣＦ層１１、１
２、１３と保護層１０のエッチング工程は次のとおりで
ある。

【００５８】（Ａ）エッチング工程１（図９（ａ））：
層間絶縁層１４にコンタクトホール１５を形成した後、
このコンタクトホール１５を持つ層間絶縁層１４をマス
クとしてエッチングの準備を行う。

【００５９】（Ｂ）エッチング工程２（図９（ｂ））：
層間絶縁層１４をマスクにして、各ＣＦ層１１、１２、
１３と保護層１０を大気にさらすことなく連続エッチン
グする。

【００６０】ここで、本実施の形態では、図３（ｂ）に
示された各ＣＦ層１１、１２、１３のホール１７、１
８、１９を形成することなく、各ＣＦ層１１、１２、１
３を保護層１０と共に同時エッチングしている。このよ
うにして形成すると、各ＣＦ層１１、１２、１３のホー
ル１７、１８、１９と層間絶縁層のコンタクトホール１
５の位置合わせが必要であった図３および４に記載され
たＴＦＴ基板１の製造方法に比べて、この位置合わせを
考慮することなく、より容易にＴＦＴ基板１を製造でき
るという利点がある。なお、本実施の形態においても、
有色絶縁層の各ＣＦ層の積層順序は、図示された順序に
限られることはなく、順不同である。

【００６１】実施の形態４ 以下、上記実施の形態１と異なる他の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。

【００６２】上記分離領域２０の光漏れの他、図１０に
示すように、ＴＦＴ基板１の表示領域２３の外側領域で
あって、配線２、７と外部回路（図示せず。）を接続す
るＬ字型の端子領域２１の内側の周辺において、環状に
光漏れを発生する環状光漏れ領域２２がある。この環状
光漏れ領域２２にも各ＣＦ層１１、１２、１３を重ね合
わせて形成することによって、これがＢＭ層の代りに遮
光効果を発揮する。なお、各ＣＦ層１１、１２、１３は
環状光漏れ領域２２に対向して環状に形成され、これら
の積み重ねの順番は任意で良い。なお、本実施の形態に
おいても、有色絶縁層の各ＣＦ層の積層順序は、図示さ
れた順序に限られることはなく、順不同である。

【００６３】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、画素電
極の分離領域における光漏れを確実に防止できるオンチ
ップＣＦ層構造の液晶表示装置が得られる。

【００６４】請求項２に記載の発明によれば、画素電極
の分離領域における光漏れを確実に防止できると共に画
素電極の段差をなくしてこれによる表示不良を根本的に
解消できるオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置が得ら
れる。

【００６５】請求項３に記載の発明によれば、上記の効
果の他、薄膜トランジスタの特性劣化も確実に防止し得
る。

【００６６】請求項４に記載の発明によれば、上記の効
果の他、隣の画素領域より斜め方向に伝播する光の遮光
も確実に行い得る。

【００６７】請求項５に記載の発明によれば、上記の効
果の他、基板端部の周辺に設けることを要する遮光層を
ＣＦ層で兼用することもできる。

【００６８】請求項６と７に記載の発明によれば、画素
電極の分離領域における光漏れを確実に防止でき、かつ
画素電極の段差をなくしてこれによる表示不良を根本的
に解消できるオンチップＣＦ層構造の液晶表示装置の製
造方法が得られる。ここで、請求項７に記載の発明によ
れば、この効果の他、簡易にＣＦ層の形成を行い得る。

【００６９】請求項８に記載の発明によれば、上記の効
果の他、薄膜トランジスタの特性劣化も確実に防止し得
る。

【００７０】請求項９に記載の発明によれば、上記の効
果の他、隣の画素領域より斜め方向に伝播する光の遮光
も確実に行い得る。

【００７１】請求項１０乃至１３に記載の発明によれ
ば、上記の効果の他、簡易にコンタクトホール形成を行
い得る。

【００７２】請求項１４と１５に記載の発明によれば、
上記の効果の他、エッチング処理を効率的に行う得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】液晶表示装置のＴＦＴ基板の平面図である。

【図２】図１に示された線II−II部分の断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、ＴＦＴ基板の製造工程を説
明する断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｂ）は、ＴＦＴ基板の製造工程を説
明する断面図である。

【図５】波長に対するＣＦ層の光透過率特性を説明する
図である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、ソース配線に対す
るＣＦ層と画素電極の配置の一例を示す断面図である。

【図７】ゲート配線に対するＣＦ層と画素電極の配置を
示す断面図である。

【図８】（ａ）と（ｂ）は、他の実施の形態におけるＴ
ＦＴ基板の製造工程を説明する断面図である。

【図９】（ａ）と（ｂ）は、他の実施の形態におけるＴ
ＦＴ基板の製造工程を説明する断面図である。

【図１０】表示領域外の光漏れ領域を遮光するという実
施の形態を説明する平面図である。

【図１１】従来の液晶表示装置の回路構成を示す図であ
る。

【図１２】従来の画素最上層構造を持ったＴＦＴ基板の
断面を示す図である。

【符号の説明】

１ ＴＦＴ基板 ２ ゲート配線 ３ 共通配線 ４ ゲート絶縁層 ５ アモルファスシリコン層（ａ−Ｓｉ層） ６ ｎ＋アモルファスシリコン層（ｎ⁺ａ−Ｓｉ層） ７ ソース配線 ８ ドレイン電極 ９ ＴＦＴ １０ 保護層 １１ 赤ＣＦ層 １２ 緑ＣＦ層 １３ 青ＣＦ層 １４ 層間絶縁層 １５ コンタクトホール １６ 画素電極 １７、１８、１９ ホール ２０ 分離領域 ２１ 端子領域 ２２ 環状光漏れ領域 ２３ 表示領域

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA14 JA26 JA29 JA33 JA35 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB53 JB57 JB63 JB69 KA05 KA07 KA16 KA18 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA22 MA27 MA35 MA37 NA01 NA19 NA25 NA29 PA08 QA18

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、前記基板上に互いに直交して形
   成されたゲート配線およびソース配線と、前記ゲート配
   線および前記ソース配線を覆って形成されたゲート絶縁
   層と、前記ゲート絶縁層上に設けられた薄膜トランジス
   タと、前記薄膜トランジスタおよび前記ゲート絶縁層を
   覆って形成された複数の有色絶縁層と、前記複数の有色
   絶縁層上に形成された無色絶縁層と、前記ゲート配線ま
   たは前記ソース配線と対向して設けられた分離領域によ
   って分離され、かつ前記無色絶縁層上に形成された複数
   の画素電極と、前記画素電極の領域内で前記有色絶縁層
   および前記無色絶縁層に設けられたコンタクトホールと
   を備えた液晶表示装置であって、前記分離領域と対向し
   た領域には、赤色絶縁層と緑色絶縁層と青色絶縁層とが
   積み重ねられていることを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記画素電極と接する前記無色絶縁層の
   表面は、前記コンタクトホールを設けた領域を除き平坦
   であることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記薄膜トランジスタと前記有色絶縁層
   の間に保護層を設けたことを特徴とする請求項２記載の
   液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記分離領域の前記有色絶縁層の最上層
   表面と前記基板との距離を、前記無色絶縁層の表面と前
   記基板との距離に一致させたことを特徴とする請求項
   １、２または３記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記有色絶縁層を前記基板の端部周辺に
   設けていることを特徴とする請求項１、２または３記載
   の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 基板上に互いに直交するゲート配線およ
   びソース配線を配置し、前記ゲート配線と前記ソース配
   線を覆うように前記基板上にゲート絶縁層を形成し、前
   記ゲート絶縁層上に薄膜トランジスタを形成し、前記薄
   膜トランジスタを形成した後に前記基板上に部分的に有
   色絶縁層を３層積み重ね、前記有色絶縁層が積み重ねら
   れた後に前記基板全面に無色絶縁層を形成し、前記無色
   絶縁層にコンタクトホールを形成し、前記ゲート配線ま
   たは前記ソース配線に対向して設けられた分離領域で分
   離された複数の画素電極を前記無色絶縁層上に形成する
   液晶表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記有色絶縁層は感光性であって、前記
   有色絶縁層の形成、露光および現像を繰り返すことによ
   って前記基板上に部分的に前記有色絶縁層を３層積み重
   ねる請求項６記載の液晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記薄膜トランジスタを形成した後、前
   記有色絶縁層を形成する前に前記基板全面に保護層を形
   成することを特徴とする請求項７記載の液晶表示装置の
   製造方法。
9. 【請求項９】 前記無色絶縁層を形成した後、前記画素
   電極を形成する前に前記無色絶縁層の表面をエッチバッ
   クすることを特徴とする請求項７または８記載の液晶表
   示装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記無色絶縁層は感光性であって、前
    記無色絶縁層の露光および現像を行うことによって前記
    コンタクトホールを形成することを特徴とする請求項
    ７、８または９記載の液晶表示装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記画素電極の領域内において、前記
    有色絶縁層の形成されない部分に位置を合わせて前記コ
    ンタクトホールを形成することを特徴とする請求項７、
    ８、９または１０記載の液晶表示装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記画素電極の領域内において、前記
    無色絶縁層の前記コンタクトホールをマスクにして前記
    有色絶縁層をエッチングすることを特徴とする請求項
    ７、８、９または１０記載の液晶表示装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記有色絶縁層のエッチングの後、前
    記画素電極の領域内において、前記無色絶縁層の前記コ
    ンタクトホールをマスクにして保護層をエッチングする
    ことを特徴とする請求項１２記載の液晶表示装置の製造
    方法。
14. 【請求項１４】 前記保護層のエッチングと前記エッチ
    バックを大気にさらすことなく連続処理することを特徴
    とする請求項８または９記載の液晶表示装置の製造方
    法。
15. 【請求項１５】 前記有色絶縁層のエッチングと前記保
    護層のエッチングを大気にさらすことなく連続処理する
    ことを特徴とする請求項１３記載の液晶表示装置の製造
    方法。