JP2003091012A

JP2003091012A - 表示装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003091012A
Application number: JP2001281199A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Chikama; 義雅近間; Atsuto Murai; 淳人村井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック基板を用いるのに適した表示装
置を提供する。【解決手段】プラスチック基板３００上のＴＦＴを覆
うように層間絶縁膜１０８が形成されている。層間絶縁
膜１０８上には、ＴＦＴに接続された光反射層１１２、
パターニングされた複数のカラーフィルタ１１０、およ
び透明電極１１２がこの順序で積層されている。透明電
極１１２は下層のカラーフィルタ１１０に設けられた開
口部２０９を介して、光反射層１０９と電気的に接続さ
れている。光反射層１０９のエッジは上層に位置するカ
ラーフィルタ１０９のエッジに対して自己整合してお
り、かつ、各透明電極１１２のエッジは下層に位置する
光反射層１０９のエッジに対して自己整合している。

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
クス型の表示装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】観察方向から入射した光を反射させて表
示を行う反射型液晶表示装置が提案されている。このよ
うな反射型液晶表示装置の従来例は、例えば特開平２０
００−１６２６２５号公報に開示されている。以下、図
５Ａを参照しながら、従来の反射型液晶表示装置を説明
する。

【０００３】図５Ａに示されている反射型液晶表示装置
は、アクティブマトリックス基板１０と対向基板１２と
を備えている。アクティブマトリックス基板１０は、ガ
ラス基板１００、および、ガラス基板１００上に配列さ
れた薄膜トランジスタ（以下、「ＴＦＴ」と称する。）
などから構成されており、対向基板１２は、ガラス基板
とガラス基板上に形成された透明電極とから構成されて
いる。なお、図において、各構成部材の厚さ比率は、現
実の各部材の厚さ比率を反映していない。

【０００４】アクティブマトリックス基板１０は、ガラ
ス基板１００上に形成された、ゲート電極１０１および
ゲート配線（図示せず）、ゲート絶縁膜１０２、チャネ
ル層１０３、コンタクト層１０４、チャネル保護膜１０
５、ソース電極１０６、ドレイン電極１０７、層間絶縁
膜１０８、光反射層１０９、カラーフィルタ１１０、ブ
ラックマスク１１１、透明電極１１２、および配向膜１
１３を備えている。これらのうち、ゲート電極１０１、
ゲート絶縁膜１０２、チャネル層１０３、コンタクト層
１０４、チャネル保護膜１０５、ソース電極１０６、お
よびドレイン電極１０７によってＴＦＴが構成されてい
る。

【０００５】ＴＦＴのドレイン電極１０７は、層間絶縁
膜１０８に設けられるコンタクトホール２０８を介して
上層の光反射層１０９と電気的に接続されている。そし
て、この光反射層１０９は、カラーフィルタ１１０に設
けられるコンタクトホール２０９を介して透明電極１１
２と電気的に接続されている。透明電極１１２上には、
配向膜１１３が形成されている。

【０００６】ＴＦＴのゲート電極１０１は、不図示のゲ
ート信号線に接続されており、ソース電極１０６は、不
図示のソース信号線に接続されている。

【０００７】上記の構成を有するアクティブマトリック
ス基板１０に対向して、対向基板１２が配置されてい
る。対向基板１２には、対向電極１１４および配向膜１
１５が基板側からのこの順序で形成されている。対向基
板１２の対向電極１１４とは反対の側には、拡散板１１
６や偏光板１１７などの光学シートが貼り付けられてい
る。

【０００８】対向基板１２とアクティブマトリックス基
板１０はシール接着剤（不図示）によって接着され、基
板間の空隙に液晶１１８が注入される。

【０００９】なお、対向基板１２上に拡散板１１６を設
ける代わりに、層間絶縁膜１０８の表面に微細な凹凸を
形成した表示装置が提案されている（特開平１０−１８
６４１４号公報）。層間絶縁膜１０８の表面に微細な凹
凸を設ければ、その上に形成した光反射層１１２の表面
にも微細な凹凸が形成される。このような光反射層１１
２によれば、反射光に拡散性が付与されるため、対向基
板に拡散板１１６を設ける必要がなくなる。

【００１０】上記従来の反射型液晶表示装置は、ガラス
基板を用い、そのガラス基板上にＴＦＴやカラーフィル
タを形成している。一方、ガラス基板よりも軽量化に適
したプラスチック基板を用いる液晶表示装置も提案され
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】プラスチック基板を用
いてアクティブマトリックス基板１０を作製する場合、
基板の伸縮が大きな問題になり、実用化の障害となって
いる。プラスチック基板上にＴＦＴを形成するには、ス
パッタ法やプラズマＣＶＤ法など薄膜堆積工程を行う必
要があり、これら工程により、プラスチック基板は複数
回の加熱工程を経ることになる。プラスチック基板はガ
ラス基板に比べて熱膨張率が大きいため、薄膜堆積工程
の加熱過程でプラスチック基板は大きく伸張し、その状
態で薄膜が堆積されることになる。その結果、薄膜堆積
工程の終了後も、プラスチック基板のサイズは薄膜堆積
工程前の状態には復帰せず、製造工程の進行に伴って、
基板上の要素サイズや要素間隔が変化してゆくことにな
り、しかも、その変化はプロセスに依存するため、前も
って正確に予測することは難しい。このため、プラスチ
ック基板上に積層パターンを形成していく場合、上下の
パターン間でのアライメントに位置ずれが生じてしま
う。

【００１２】より具体的には、ガラス基板の線膨張係数
は約４であるが、ＰＥＳ（ポリエチルサルホン）からな
るプラスチック基板の線膨張係数は約７５である。従っ
て、基板の雰囲気温度が１℃変化すると、プラスチック
基板は７５ｐｐｍ、ガラス基板は４ｐｐｍ伸びることに
なる。このため、３００×４００ｍｍのサイズを持つガ
ラス基板は、温度が１℃上昇すると、３００ｍｍの長さ
を持つ辺の方向に沿って１．２μｍ程度伸び、４００ｍ
ｍの長さを持つ方向に沿って１．６μｍ程度伸びる。こ
れに対して、同サイズのプラスチック基板は、３００ｍ
ｍの長さを持つ辺の方向に沿って２２μｍ程度伸び、４
００ｍｍの長さを持つ辺の方向に沿って３０μｍ程度も
伸びる。

【００１３】上述のような基板の伸長が生じると、下層
の電極パターンと上層の電極パターンとの間の位置合わ
せズレが大きくなる。基板中心部での位置あわせズレを
最小化するようにアライメントを行うと、基板伸縮の影
響は基板の周縁部においては顕著になる。このため、例
えば１００μｍ角サイズを持つ透明電極（絵素電極）の
場合、雰囲気温度が４℃程度変化すれば、基板周辺部に
おいて、１画素分の位置ずれが発生してしまうことにな
る。比較的高い温度で実行される薄膜堆積工程の後、パ
ターニングに必要な露光／現像工程を行う前、プラスチ
ック基板の冷却時間が変動すると、基板の温度が大きく
変動する可能性がある。このため、基板の伸び縮みによ
るアライメントずれの問題を解決することが強く望まれ
ている。

【００１４】プラスチック基板を用いて図５Ａに示すよ
うな従来の反射型液晶表示装置を製造する場合、光反射
層１０９、カラーフィルタ１１０、および透明電極１１
２を形成する各工程の間に複数の加熱工程やフォトリソ
グラフィ工程が行われる。特開平２０００−１６２６２
５号公報に記載されている製造方法によれば、光反射層
１０９がパターニングされた後、カラーフィルタ１１０
が作製され、その後、通常のリソグラフィ法によって透
明電極１１２のパターニングが行われることになる。従
って、プラスチック基板を用いて上記従来構成を持つ表
示装置を製造しようとすると、プラスチック基板上に形
成される光反射層１０９、カラーフィルタ１１０、およ
び透明電極１１２の間にアライメントずれに起因する位
置ずれが発生することになる。

【００１５】このような位置ずれの発生を考慮すると、
予め設計段階で、透明電極１１２の形状およびサイズを
縮小し、位置合わせのためのマージンをもたせる必要性
が生じる。この場合、必要なマージンの大きさは、フォ
トリソグラフィ時の温度制御能力、薄膜堆積などの各工
程での加熱温度、加熱回数などに依存するが、透明電極
１１２のサイズは光反射層１０９のサイズよりもかなり
小さく設計しておく必要がある。透明電極１１２のサイ
ズ縮小は、実質的な開口率を犠牲にする。実質的な開口
率が、透明電極１１２、カラーフィルタ１１０、および
光反射層１０９の重畳領域の面積で決定されるからであ
る。

【００１６】更に、位置合わせマージンのため、透明電
極１１２を、光反射層１０９やカラーフィルタ１１０よ
りも小さくした場合、画素領域内で透明電極１１２の存
在しない部分が形成される。この部分では、液晶層１１
８に印加される電圧が変化してしまうとともに、入射光
の経路によって画素領域内で透過率も不均一になる。こ
れらのことを原因として、カラーフィルタ１１０のエッ
ジと透明電極１１２のエッジが大きくずれると、表示む
らが発生してしまうことになる。

【００１７】また、カラーフィルタ１１０と光反射層１
０９との間で位置ずれが生じた場合も、同様の問題が発
生する。

【００１８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その主な目的は、カラーフィルタをアクティブ
マトリクス基板に形成し、しかも各パターンの位置ずれ
による表示むらの発生を抑制した表示装置、および、そ
の製造方法を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による表示装置
は、マトリクス状に配列された複数のスイッチング素子
を有するアクティブマトリクス基板と、前記スイッチン
グ素子を覆うように、前記アクティブマトリクス基板上
に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に位置
し、パターニングされた複数のカラーフィルタと、各カ
ラーフィルタと前記層間絶縁膜の間に位置し、前記層間
絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して、対応す
るスイッチング素子と電気的に接続された光反射層と、
各カラーフィルタ上に形成され、下層のカラーフィルタ
に設けられた開口部を介して、下層の光反射層と電気的
に接続されている透明電極とを備えた表示装置であっ
て、前記光反射層のエッジは、上層に位置するカラーフ
ィルタのエッジに対して自己整合しており、かつ、各透
明電極のエッジは、下層に位置する光反射層のエッジに
対して自己整合している。

【００２０】好ましい実施形態において、前記複数のカ
ラーフィルタ間には遮光性部材が形成されている。

【００２１】好ましい実施形態において、前記遮光性部
材のエッジは、前記光反射層のエッジに対して自己整合
している。

【００２２】好ましい実施形態において、前記透明電極
および前記遮光性部材のパターニングは、前記光反射層
をマスクとする裏面露光法によって行われている。

【００２３】好ましい実施形態において、前記アクティ
ブマトリクス基板は、前記複数のスイッチング素子が形
成されたプラスチック基板を含んでいる。

【００２４】好ましい実施形態において、前記層間絶縁
膜の表面には凹凸が形成されており、前記凹凸は前記光
反射層の表面に光拡散性を付与している。

【００２５】本発明による表示装置の製造方法は、透光
性を有する基板上に配線およびスイッチング素子を形成
する工程と、前記配線およびスイッチング素子を覆うよ
うに層間絶縁膜を前記基板上に形成する工程と、前記層
間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記層
間絶縁膜上に光反射膜を堆積する工程と、前記光反射膜
上に複数のカラーフィルタを形成する工程と、前記複数
のカラーフィルタをマスクとして、前記光反射膜をパタ
ーニングすることにより、前記光反射膜から複数の光反
射層を形成する工程とを包含する。

【００２６】好ましい実施形態において、前記複数のカ
ラーフィルタを形成する工程は、感光性カラーフィルタ
材料膜を前記光反射膜上に形成する工程と、前記カラー
フィルタ材料膜をパターニングすることにより、コンタ
クトホールを有するカラーフィルタを作製する工程を含
む。

【００２７】好ましい実施形態においては、前記複数の
カラーフィルタを覆うように透明導電膜を堆積する工程
と、前記透明導電膜上にポジ型レジストを形成する工程
と、前記アクティブマトリクス基板の裏面側から前記レ
ジストへ光を照射し、前記ポジ型レジストの一部を露光
する工程と、前記ポジ型レジストを現像することによ
り、前記光反射層の形状を反映したパターンを有するレ
ジストマスクを形成する工程と、前記レジストマスクを
耐エッチングマスクとして用いて前記透明導電膜をエッ
チングすることにより、前記透明導電膜から複数の透明
電極を形成する工程とを包含する。

【００２８】好ましい実施形態においては、ネガ型の黒
色感光性レジストを形成する工程と、前記アクティブマ
トリクス基板の裏面側から前記黒色感光性レジストへ光
を照射し、前記黒色感光性レジストの一部を露光する工
程と、前記黒色感光性レジストを現像することにより、
前記光反射層のエッジに整合したエッジを有する遮光性
部材を形成する工程とを包含する。

【００２９】好ましい実施形態においては、前記基板と
してプラスチック基板を用いる。

【００３０】

【発明の実施の形態】（実施形態１）図面を参照しなが
ら、本発明による表示装置の実施形態を説明する。

【００３１】まず、図１を参照する。図示されている本
実施形態の表示装置は、反射型の液晶表示装置であり、
アクティブマトリクス基板３０と、対向基板３１と、こ
れらの基板間に注入された液晶層１１８とを有してい
る。図１では、一つの画素部分に対応する領域の断面が
示されているが、実際の表示装置には多数の画素部分が
行および列からなるマトリクス状に配列されている。以
下の説明では、簡単化のため、一つの画素部分に着目し
て実施形態の構成を説明することとする。なお、図１に
おいては、図５Ａに示す部材と対応する部材に対して共
通の参照符号を与えている。

【００３２】本実施形態におけるアクティブマトリック
ス基板３０は、ＰＥＳ（ポリエチルサルホン）から形成
されたプラスチック基板（厚さ：０．２ｍｍ）３００を
構成要素として備えており、このプラスチック基板３０
０上に配線、スイッチング素子、カラーフィルタ（Ｃ
Ｆ）などが形成されている。

【００３３】以下、図１および図２を参照しながら、ア
クティブマトリクス基板３０の構成を説明する。図２
は、アクティブマトリクス基板３０の平面図であり、１
画素部分のレイアウトを示している。

【００３４】プラスチック基板３００上には、図２に示
すレイアウトを有するゲート電極１０１が設けられてお
り、ゲート電極１０１は、図２に示すゲート配線（走査
線）５０５と一体的に形成されている。ゲート配線５０
５は走査信号（ゲート信号）を伝送し、ゲート電極１０
１の電位に応じてＴＦＴの導通／非導通状態がスイッチ
ングされる、ＴＦＴが導通状態にあるとき、ＴＦＴのソ
ース電極１０６には、図２に示す信号配線（データ線）
５０７から信号電荷が供給される。本実施形態では、後
に説明する裏面露光によって画素電極のパターニングを
行うため、ゲート電極１０１、ゲート配線５０５、ソー
ス電極１０６、および信号配線５０７は、いずれも透明
導電材料から形成されている。ゲート配線５０５および
信号配線５０７の厚さは例えば１００〜５００ｎｍに設
定される。

【００３５】ゲート電極１０１の表面は、図１に示され
るように、窒化シリコンから形成されたゲート絶縁膜
（厚さ：３００〜５００ｎｍ）１０２によって覆われて
いる。ゲート絶縁膜１０２上には、真性アモルファスシ
リコンから形成されたチャネル層（厚さ：３０〜１００
ｎｍ）１０３、窒化シリコンから形成されたチャネル保
護層（厚さ：１５０〜２５０ｎｍ）１０５、Ｐ（リン）
を不純物として含むｎ⁺アモルファスシリコンから形成
されたコンタクト層（厚さ：５０〜１００ｎｍ）１０４
が、この順に積層されている。コンタクト層１０４は、
ＩＴＯから形成されたソース電極１０６およびドレイン
電極１０７と電気的に接続されている。

【００３６】以上の断面構成を持つＴＦＴが基板３００
上にマトリクス状に配列され、ゲート配線および信号配
線を介して、不図示の駆動回路（ソースドライバ・ゲー
ト度ドライバ）と電気的に接続されている。

【００３７】基板上には、これらのＴＦＴや各種の配線
を覆うように、表面が平坦化された層間絶縁膜（厚さ：
１０００〜３０００ｎｍ）１０８が形成されている。層
間絶縁膜１０８の上には、画素毎に独立して駆動される
複数の光反射層１０９が形成され、下方に位置するＴＦ
Ｔを介して、対応する信号敗戦から信号電荷を受け取
る。

【００３８】本実施形態における各光反射層１０９は、
アルミニウム（Ａｌ）から形成されており、層間絶縁膜
１０８に設けられたコンタクトホール２０８を介して、
下層に位置するＴＦＴのドレイン電極と電気的に接続さ
れている。

【００３９】本実施形態では、各光反射層１０９の上に
感光性アクリル樹脂からなる顔料分散型のカラーフィル
タ１１０が設けられ、カラーフィルタ１１０の上には透
明電極１１２が形成されている。透明電極１１２と光反
射層１０９とは、カラーフィルタ１１０に設けられるコ
ンタクトホール２０９を介して相互に電気的に接続され
ている。

【００４０】本実施形態では、あとで詳しく説明する製
造方法に従って、透明電極１１２、カラーフィルタ１１
０、および光反射層１０９のパターニングが行われるた
め、透明電極１１２および光反射層１０６の平面形状
は、いずれも、カラーフィルタ１１０の平面形状に自己
整合している。その結果、透明電極１１２、カラーフィ
ルタ１１０、および光反射層１０９の間に、マスクアラ
イメントに必要なマージンを設ける必要が無く、また、
マスク合わせズレに起因する位置ズレも生じず、透明電
極１１２、カラーフィルタ１１０、および光反射層１０
９の各々のエッジの位置が高い精度で一致（整合）して
いる。

【００４１】なお、本明細書における「整合」とは、異
なるレイヤに位置する部材のエッジが同一のフォトマス
クによって規定され、これらのエッジ間にマスクアレイ
メントのズレに起因する位置ズレが生じてない状態を指
すものとする。同一のフォトマスクによって平面形状が
規定される場合でも、パターニング時に生じるサイドエ
ッチなどにより、異なるレイヤ間でエッジ位置のズレが
生じ得るが、このような位置ズレが生じている場合で
も、両エッジは整合しているものとする。

【００４２】本実施形態では、カラーフィルタ１１０と
光反射層１０９の各々に比べて、透明電極１１２は狭い
平面形状を有している。具体的には、カラーフィルタ１
１０と光反射層１０９は、いずれも、１００μｍ×１５
０μｍのサイズを有しているが、透明電極１１２は、カ
ラーフィルタ１１０のエッジから２．０〜３．０μ程度
内側にシフトしたサイズを有している。本明細書では、
このような位置ズレが生じている場合でも、「透明電極
１１２のエッジはカラーフィルタ１１０のエッジに自己
整合している」と表現する。

【００４３】透明電極１１２、カラーフィルタ１１０、
および光反射層１０９の周辺部には、黒色の顔料が分散
された感光性アクリル樹脂から形成されたブラックマス
ク（遮光部材）１１１が格子状に配置されている。この
ブラックマスク１１１のエッジと透明電極１１２のエッ
ジは整合しており、両者の間にはほとんど隙間が生じて
いない。透明電極１１２は、対向基板の対向電極ととも
に、液晶層に画素単位で所望の電圧を印加する機能を有
している。本実施形態では、透明電極１１２とブラック
マスク１１１との間に無用な隙間が存在しないため、表
示ムラが発生しにくい。

【００４４】なお、透明電極１１２およびブラックマス
ク１１１の上には、ポリイミドを材料とする配向膜１１
３が設けられている。

【００４５】次に、対向基板３１の構造を説明する。

【００４６】ガラス基板１００の一方の面（液晶側）に
はＩＴＯから形成されたなる対向電極１１４、ポリイミ
ドを材料とする配向膜１１５が、この順に積層されてい
る。そして、ガラス基板１００の他方の面には、拡散板
１１６および偏光板１１７が、この順に積層されてい
る。

【００４７】このような構成の対向基板３１は、アクテ
ィブマトリクス基板３０と図示されるような配置で貼り
合せられ、両基板間に液晶層１１８が注入される。

【００４８】次に、図３Ａ〜図３Ｋを参照しながら、上
記実施形態における液晶表示装置の製造方法を説明す
る。

【００４９】まず、アクティブマトリックス基板３０の
製造工程を説明する。

【００５０】プラスチック基板３００の上にＩＴＯ膜を
スパッタ法によって堆積した後、フォトリソグラフィ技
術によってＩＴＯ膜をパターニングし、図３Ａに示すよ
うに、ＩＴＯ膜からゲート電極１０１を形成する。この
とき、図２に示すゲート配線５０５も同時にＩＴＯ膜か
ら形成される。

【００５１】次に、ＣＶＤ法により、ゲート電極１０１
およびゲート信号線５０５（図２）を覆うようにして、
第１窒化シリコン（ＳｉＮ_x：ｘは正の数）膜、真性ア
モルファスシリコン膜、および第２窒化シリコン（Ｓｉ
Ｎ_x'：ｘ'は正の数）膜を、この順でプラスチック基板
３００上に堆積する。この後、フォトリソグラフィ技術
により、最上層の第２窒化シリコン膜をパターニング
し、第２窒化シリコン膜からチャネル保護層１０５を形
成する（図３Ｂ）。

【００５２】次に、ＣＶＤ法により、Ｐ（リン）をｎ型
不純物として含有するｎ⁺アモルファスシリコン膜を堆
積した後、フォトリソグラフィ技術によってｎ⁺アモル
ファスシリコン膜をパターニングし、ｎ⁺アモルファス
シリコン膜からコンタクト層１０４を形成する。このと
き、ｎ⁺アモルファスシリコン膜だけではなく、下層の
真性アモルファスシリコン膜をもパターニングすること
により、真性アモルファスシリコン膜からチャネル層１
０３を形成する（図３Ｃ）。このような方法を採用する
ことにより、チャネル層１０３のエッジは、コンタクト
層１０４のエッジに整合して形成される。ただし、コン
タクト層１０４は、ソース側とドレイン側とに分離され
て形成されるが、チャネル層１０３はそのように分離さ
れないため、チャネル層１０３の形状はコンタクト層１
０４の形状に完全には一致していない。コンタクト層１
０４を形成するためにｎ⁺アモルファスシリコン膜のエ
ッチングを進行させているとき、チャネル保護層１０５
がエッチングストップとして機能するため、下層に位置
する真性アモルファスシリコン膜はソース側とドレイン
側とに分離されずにすむ。

【００５３】コンタクト層１０４上にＩＴＯ膜をスパッ
タ法によって堆積した後、フォトリソグラフィ法によっ
てＩＴＯ膜をパターニングして、ＩＴＯ膜からソース電
極１０６およびドレイン電極１０７を形成する（図３
Ｄ）。このとき、図２に示すソース配線５０７もソース
電極１０６と一体的に形成される。

【００５４】感光性のアクリル系樹脂をスピン法によっ
て基板３０上に塗布した後、フォトリソグラフィ法によ
って層間絶縁膜１０８のパターニングを行う。このと
き、層間絶縁膜１０８の適切な位置にコンタクトホール
２０８を形成する（図３Ｅ）。層間絶縁膜１０８の材料
は、上記感光性材料に限定されない。ただし、層間絶縁
膜１０８の材料の誘電率が大きいと、下層に位置する配
線（電極）と上層に位置する光反射層との間で寄生容量
が形成されてしまうため、誘電率の低い材料を用いるこ
とが好ましい。また、層間絶縁膜１０８を厚く形成する
することが可能な場合は、誘電率が比較的高い材料を用
いることも可能である。寄生容量は、層間絶縁膜の誘電
率に比例し、厚さに反比例するからである。

【００５５】次に、スパッタ法により、銀の光反射膜
（厚さ：０．１μｍ）３０９を層間絶縁膜１０８上に堆
積する（図３Ｆ）。光反射膜３０９は、最終的には、画
素単位でパターニングされた光反射層１０９として機能
するものであり、その厚さは、上記の厚さに限定され
ず、光を反射する機能を発揮すれば任意である。また、
光反射膜３０９の材料は銀に限定されず、他の種類の導
電性材料を用いることができる。本実施形態では、パタ
ーニングされた光反射層１０９を裏面露光のマスクとし
て利用するため、遮光性を持つ材料（例えば金属）から
光反射膜３０９を形成する。

【００５６】次に、スピン法によりカラーフィルタ（厚
さ：２．５μｍ）層を基板前面に塗布した後、フォトリ
ソグラフィ法を用いてカラーフィルタ層をパターニング
して、カラーフィルタ１１０を形成する（図３Ｇ）。こ
のとき、カラーフィルタ１１０にコンタクトホール２０
９を形成する。コンタクトホール２０９は層間絶縁膜１
０８のコンタクトホール２０８とは異なる位置に形成す
る。また、カラーフィルタ１１０はＴＦＴ部を覆うよう
に形成する。カラーフィルタ１１０の形成は、電着法、
スピン塗布法、印刷法など多様な方法を用いて行うこと
ができるが、平坦化を重視する場合は、塗布法にって感
光性材料からカラーフィルタを形成することが好まし
い。また感光性材料からカラーフィルタを形成すると、
別途レジストパターンを形成する必要がなくなる。

【００５７】本実施形態では、３色（ＲＧＢ）のカラー
フィルタを別々の工程で形成する必要があるため、上記
のスピン法による塗布工程およびフォトリソグラフィ工
程は、３回繰り返される。

【００５８】次に、カラーフィルタ１１０をマスクとし
て光反射膜３０９をエッチングすることにより、光反射
膜３０９から複数の光反射層１０９を形成する。光反射
膜３０９のエッチングを行う前に、カラーフィルタ１１
０のコンタクトホール２０９はレジストなどで覆ってお
く（図３Ｈ）。この工程により、光反射層１０９はは、
エッチングマスクとして機能する上層カラーフィルタ１
１０に対して自己整合する。

【００５９】スパッタ法により、基板全面にＩＴＯ膜
（厚さ：０．１μｍ）を形成し、ＩＴＯ膜でカラーフィ
ルタ１１０を覆った後、ＩＴＯ膜上にポリイミド系樹脂
からなるポジ型レジストを塗布する。続いて、プラスチ
ック基板３００の裏面側から光を照射し、光反射層１０
９をマスクとしてポジ型レジストの一部を露光する。光
反射層１０９は光を遮断するため、ポジ型レジストのう
ち、光反射層１０９の真上に位置する部分は光を受けな
い。このため、光反射層１０９の平面レイアウトを反転
したレイアウトを持つ露光領域がポジ型レジストに形成
される。この後、ポジ型レジストを現像すると、露光領
域が現像液中に溶け出し、光反射層１０９の形状を反映
した形状を持つレジストマスクが光反射層１０９の真上
に残ることとなる。このレジストマスクを用いてＩＴＯ
膜をエッチングし、このＩＴＯ膜から複数の透明電極１
１２を形成すれば、各透明電極１１２は、光反射層１０
９（およびカラーフィルタ１１０）に対して自己整合
し、カラーフィルタ１１０の真上に位置することとなる
（図３Ｉ）。

【００６０】なお、裏面露光に用いる照射光の一部は回
折し、光反射層１０９の真上に位置する領域の内側に回
り込む。このような回折光は、光反射層１０９の真上に
位置するポジ型レジストの一部を感光させてしまうた
め、透明電極１１２のエッジは、光反射層１０９のエッ
ジから均等に内側へシフトした位置に存在することとな
る。従って、透明電極１１２は、カラーフィルタ１１０
および光反射層１０９の各々に比べて占有面積が小さ
く、透明電極１１２のエッジは、カラーフィルタ１１０
のエッジから２．０〜３．０μｍ程度は内側にシフトし
ている。ただし、このシフトは、マスクアライメントの
ズレが生じだものではなく、透明電極１１２のエッジは
カラーフィルタ１１０のエッジに対して自己整合してい
る。

【００６１】透明電極１１２を形成した後、ネガ型の黒
色感光性樹脂（黒色の顔料を分散したアクリル系感光性
樹脂）を基板全面に塗布した後、基板３００の裏面側か
ら光を照射し、光反射層１０９をマスクとして黒色感光
性樹脂の一部を露光する。光反射層１０９は光を遮断す
るため、黒色感光性樹脂のうち、光反射層１０９の真上
に位置する部分は光を受けない。このため、光反射層１
０９の平面レイアウトを反転したレイアウトを持つ露光
領域が黒色感光性樹脂に形成される。この後、黒色感光
性樹脂を現像すると、非露光領域が現像液中に溶け出
し、光反射層１０９の形状を反映した形状を持つ開口部
が黒色感光性樹脂中に形成される。この開口部は、光反
射層１０９の真上に位置することとなり、残った黒色感
光性樹脂は透明電極１１２間の隙間部分に位置し、ブラ
ックマスク１１１を構成する（図３Ｊ）。

【００６２】なお、ブラックマスク１１１を形成するた
め、光反射層１０９をマスクとする裏面露光によってネ
ガ型黒色感光性レジストを露光するとき、露光用照射光
の一部は、光反射層１０９のパターンの内側に回り込
み、光反射層１０９の真上に位置するネガ型黒色感光性
レジストの一部をも感光させてしまう。このため、ブラ
ックマスク１１１は、光反射層１０９およびカラーフィ
ルタ１１０のエッジを乗り越えて、各透明電極１１２の
周囲を埋めるため、透明電極１１２とブラックマスク１
１１との間にはほとんど隙間が生じない。

【００６３】次に、基板全面にポリイミドなどからなる
配向膜１１３を形成し、アクティブマトリクス基板３０
が完成する（図３Ｋ）。

【００６４】このようにして作製されたアクティブマト
リクス基板３０は、その後、対向電極１１４が設けられ
た対向基板３１と貼り合わせられる。そして、基板間に
液晶が注入され、液晶表示装置が構成されることとな
る。

【００６５】本実施形態によれば、裏面露光により、光
反射層、カラーフィルタ、透明電極、およびブラックマ
スクを自己整合的に作製するため、これらの位置あわせ
を高い精度で再現性良く実行できる。そのため、製造工
程中に著しく伸縮するプラスチック基板を用いても、ア
ライメントズレを防止することができる。

【００６６】なお、本実施形態ではプラスチック基板を
用いたが、本発明はこれに限定されず、セラミック、石
英、またはガラスなどの材料から形成された基板を用い
てもよい。ただし、裏面露光を行う必要があるため、光
透過性を持つ材料から形成された基板を用いる必要があ
る。

【００６７】本実施形態によれば、光反射層１０９は、
カラーフィルタ１１０をマスクとするパターニングによ
ってカラーフィルタ１１０に対して自己整合的に形成さ
れる。また、透明電極１１２は、光反射層１０９をマス
クとする裏面露光により、光反射層１０９に対して自己
整合的に形成される。このため、光反射層１０９、カラ
ーフィルタ１１０、および透明電極１１２の位置あわせ
は、プラスチック基板３００の加熱に伴う伸縮の影響を
ほとんど受けず、また、アライメントマージンを設ける
必要がなくなるため、実効的な開口率を大きくすること
ができる。

【００６８】更に、透明電極１１２の周辺部は、光反射
層１０９をマスクとした裏面露光によって形成されたブ
ラックマスク１１１によってほぼ完全に埋められている
ため、液晶層に印加される電圧を画素領域（＝「ブラッ
クマスク１１１で囲まれた開口領域」）内で均一にする
ことができ、ドメインや表示むらの発生を防止すること
ができる。

【００６９】以上、光変調層として液晶層を用いる反射
型液晶表示装置について本発明を説明してきたが、本発
明はこれに限定されず、液晶を用いない他のタイプの表
示装置にも適用可能である。

【００７０】（実施形態２）図４を参照しながら、本発
明による表示装置の他の実施形態を説明する。

【００７１】上記実施形態１では、層間絶縁膜１０８の
上面を平坦化しているため、層間絶縁膜１０８上に形成
した光反射層の表面も平坦である。このため、実施形態
１では、対向基板３１に光拡散層を設けることにより、
外光の映りこみを防止している。これに対して、本実施
形態では、図４に示すように、層間絶縁膜１０８上に微
細な凹凸を形成している。この凹凸は、層間絶縁膜１０
８上に堆積した光反射層１０９にも反映し、光反射層１
０９の上面にも層間絶縁膜１０８の凹凸に対応した微細
な凹凸を形成する。光反射層１０９の凹凸は外光を拡散
反射させるため、対向基板３１側に拡散板を設ける必要
がなくなり、製造コストを低減することができる。

【００７２】層間絶縁膜１０８の表面に凹凸を形成する
には種々の方法を用いることができる。例えば、実施形
態１のように、アクリル系の感光性樹脂をパターニング
することにより、コンタクトホール２０８を有する層間
絶縁膜１０８を形成する場合、コンタクトホール２０８
の形状および位置を規定するパターンだけではなく、多
数の小さな開口部（ドット）を有するパターンを含むフ
ォトマスクを用いて感光性樹脂を露光すれば、小さなド
ット部分で局所的な解像不良が生じ、それによって層間
絶縁膜１０８の表面に凹凸を形成することができる。

【００７３】また、層間絶縁膜に用いる材料の種類によ
っては、堆積した層間絶縁膜の表面を薬液で処理するこ
とによって凹凸を表面に形成することも可能である。例
えばポリイミドから層間絶縁膜を形成した場合、フッ酸
により層間絶縁膜の表面を処理すれば、層間絶縁膜の表
面の微細な凹凸を形成できる。

【００７４】

【発明の効果】本発明によれば、透明電極、カラーフィ
ルタ、および光反射層のパターン間で位置ズレがなく、
アライメントマージンを大きく設定する必要が無いた
め、開口率を大きくすることができる。また、透明電極
が光反射層やカラーフィルタと比べて大幅に小さくなる
ことがないため、液晶層へ印加される電圧が均一化さ
れ、表示むらの発生が防止される。更に、入射光の経路
によって透過率が不均一になることもなく、透過率の不
均一に起因する表示むらの発生を防止することもでき
る。

【００７５】本発明はプラスチック基板を用いてアクテ
ィブマトリクス基板を作製する場合に特に顕著な効果を
発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による表示装置の第１の実施形態を示す
断面図である。

【図２】上記実施形態の平面レイアウト図である。

【図３Ａ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｂ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｃ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｄ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｅ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｆ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｇ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｈ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｉ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｊ】上記実施形態の工程断面である。

【図３Ｋ】上記実施形態の工程断面である。

【図４】本発明による表示装置の第２の実施形態を示す
断面図である。

【図５Ａ】従来の表示装置を示す断面図である。

【図５Ｂ】図５Ａの表示装置において生じる表示むらを
示す断面図である。

【符号の説明】

１０、３０アクティブマトリックス基板１１ＴＦＴ１２対向基板１００ガラス基板１０１ゲート電極１０２ゲート絶縁膜１０３チャネル層１０４コンタクト層１０５チャネル保護膜１０６ソース電極１０７ドレイン電極１０８層間絶縁膜１０９光反射層１１０カラーフィルタ１１１ブラックマスク１１２透明電極１１３、１１５配向膜１１４対向電極１１６拡散板１１７偏光板１１８液晶３００プラスチック基板５０５ゲート信号線５０７ソース信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８Ｇ０９Ｆ 9/30 ３３８３４９３４９Ｂ３４９Ｃ３４９ＤＨ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ａ 29/786 ６１２ＤＦターム(参考） 2H090 HB08Y JB03 LA01 LA04 LA15 LA20 2H091 FA02Y FA14Y GA01 GA02 GA03 GA06 GA13 2H092 JA26 JA34 JA37 JA41 JA46 JB07 JB22 JB31 JB57 KA05 MA07 MA13 MA18 MA42 NA01 NA07 NA29 PA01 PA02 PA08 5C094 AA03 AA12 BA03 BA43 CA19 CA24 DA14 DA15 DB04 EA04 EA06 EA07 EB02 ED03 ED11 ED15 5F110 AA30 BB01 CC07 DD01 DD02 DD03 DD06 EE07 EE44 FF03 FF29 GG02 GG15 GG25 GG44 HK07 HK09 HK16 HK21 HK25 HK33 HK34 HL02 HL03 NN03 NN12 NN24 NN27 NN35 NN36 NN72 NN80 QQ11 QQ12 QQ19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に配列された複数のスイッ
チング素子を有するアクティブマトリクス基板と、前記スイッチング素子を覆うように、前記アクティブマ
トリクス基板上に形成された層間絶縁膜と、前記層間絶縁膜上に位置し、パターニングされた複数の
カラーフィルタと、各カラーフィルタと前記層間絶縁膜の間に位置し、前記
層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して、対
応するスイッチング素子と電気的に接続された光反射層
と、各カラーフィルタ上に形成され、下層のカラーフィルタ
に設けられた開口部を介して下層の光反射層と電気的に
接続されている透明電極と、を備えた表示装置であっ
て、前記光反射層のエッジは、上層に位置するカラーフィル
タのエッジに対して自己整合しており、かつ、各透明電極のエッジは、下層に位置する光反射層のエッ
ジに対して自己整合している表示装置。
【請求項２】前記複数のカラーフィルタ間には遮光性
部材が設けられている請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記遮光性部材のエッジは、前記光反射
層のエッジに対して自己整合している請求項２に記載の
表示装置。
【請求項４】前記透明電極および前記遮光性部材のパ
ターニングは、前記光反射層をマスクとする裏面露光法
によって行われている請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】前記アクティブマトリクス基板は、前記
複数のスイッチング素子が形成されたプラスチック基板
を含んでいる、請求項１から４のいずれかに記載の表示
装置。
【請求項６】前記層間絶縁膜の表面には凹凸が形成さ
れており、前記凹凸は前記光反射層の表面に光拡散性を
付与している、請求項１から５のいずれかに記載の表示
装置。
【請求項７】透光性を有する基板上に配線およびスイ
ッチング素子を形成する工程と、前記配線およびスイッチング素子を覆うように層間絶縁
膜を前記基板上に形成する工程と、前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工程と、前記層間絶縁膜上に光反射膜を堆積する工程と、前記光反射膜上に複数のカラーフィルタを形成する工程
と、前記複数のカラーフィルタをマスクとして、前記光反射
膜をパターニングすることにより、前記光反射膜から複
数の光反射層を形成する工程と、を包含する表示装置の
製造方法。
【請求項８】前記複数のカラーフィルタを形成する工
程は、感光性カラーフィルタ材料膜を前記光反射膜上に形成す
る工程と、前記カラーフィルタ材料膜をパターニングすることによ
り、コンタクトホールを有するカラーフィルタを作製す
る工程を含む請求項７に記載の表示装置の製造方法。
【請求項９】前記複数のカラーフィルタを覆うように
透明導電膜を堆積する工程と、前記透明導電膜上にポジ型レジストを形成する工程と、前記アクティブマトリクス基板の裏面側から前記レジス
トへ光を照射し、前記ポジ型レジストの一部を露光する
工程と、前記ポジ型レジストを現像することにより、前記光反射
層の形状を反映したパターンを有するレジストマスクを
形成する工程と、前記レジストマスクを耐エッチングマスクとして用いて
前記透明導電膜をエッチングすることにより、前記透明
導電膜から複数の透明電極を形成する工程と、を包含す
る請求項８に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１０】ネガ型の黒色感光性レジストを形成す
る工程と、前記アクティブマトリクス基板の裏面側から前記黒色感
光性レジストへ光を照射し、前記黒色感光性レジストの
一部を露光する工程と、前記黒色感光性レジストを現像することにより、前記光
反射層のエッジに整合したエッジを有する遮光性部材を
形成する工程と、を包含する請求項７から９のいずれか
に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１１】前記基板として、プラスチック基板を
用いることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに
記載の表示装置の製造方法。