JP2010128495A - 薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜トランジスタの光漏洩電流の防止、不良薄膜トランジスタの修理の容易化、外光による周辺領域の光漏れとカラーフィルタの間の光漏れの防止、及び安定したパターン形成工程。
【解決手段】基板、基板上に位置し、薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層、薄膜トランジスタ層上に位置する複数のカラーフィルタ230、薄膜トランジスタ層上に位置し、薄膜トランジスタと重畳する部分を有する第１着色部材220、第１着色部材上に位置し、第１着色部材とは異なる光学密度を有する第２着色部材240を含む薄膜トランジスタ表示板。第２着色部材は、複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第１部分を含み、第１着色部材は前記第１部分と重畳する第２部分を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄膜トランジスタ表示板及びその製造方法に関する。

液晶表示装置は、現在、最も幅広く使用されている平板表示装置の一つであって、画素電極と共通電極など電場生成電極（ｆｉｅｌｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）が形成されている二枚の表示板と、その間に入っている液晶層とを含む。液晶表示装置は、電場生成電極に電圧を印加して液晶層に電場を生成し、これを通じて液晶層の液晶分子の方向を決定し、入射光の偏光を制御することによって、画像を表示する。

液晶表示装置は、また、画素電極に接続されている薄膜トランジスタ、これを制御するための複数の信号線、及び外部光の反射などを防止するための遮光部材を含む。近来、透過率を向上させ、工程を単純化するために、遮光部材を薄膜トランジスタ表示板の上に形成する研究が進められている。

本発明の目的は、薄膜トランジスタの光漏洩電流を防止し、不良薄膜トランジスタの修理を容易にし、外光による周辺領域の光漏れとカラーフィルタの間の光漏れを防止し、安定したパターン形成の工程を可能にすることにある。

また、本発明は、上記した目的以外にも、具体的に言及されていない他の技術課題を達成するために用いられる。

本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板は、基板と、前記基板上に形成され、薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層と、前記薄膜トランジスタ層上に形成される複数のカラーフィルタと、前記薄膜トランジスタ層上に形成され、前記薄膜トランジスタと重畳する部分を有する第１着色部材と、前記第１着色部材上に形成され、前記第１着色部材とは異なる光学密度を有する第２着色部材とを有し、前記第２着色部材は前記複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第１部分を含み、前記第１着色部材は前記第１部分と重畳する第２部分を含む。

前記第１部分、前記第２部分、及び前記第１部分と重畳するカラーフィルタは、柱型間隔保持部材の一部を構成することができる。前記柱型間隔保持部材の厚さはほぼ３．６〜４．７μｍであり得る。

前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第６部分を含むことができ、前記第１着色部材は前記第６部分と重畳する第７部分を含むことができ、前記第６部分は前記第１部分より厚さが薄くてもよい。

前記第２着色部材は、周辺領域に形成されるコンタクトホールを覆っている第３部分を含むことができる。前記第３部分は、前記第１部分と実質的に同一の厚さを有することができる。

前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタの間に形成される第４部分を含むことができる。前記第４部分は、前記複数のカラーフィルタと実質的に同一の厚さを有することができる。

前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタが互いに重畳する領域の上に形成される第５部分を含むことができる。前記第５部分は、前記第１着色部材と実質的に同一の厚さを有することができる。

前記複数のカラーフィルタはそれぞれ開口部を含むことができ、前記開口部には前記第１着色部材と前記薄膜トランジスタとが重畳する部分が配置され得る。

前記第２着色部材の光学密度は、ほぼ１μｍ当り１．６〜２．５であり得る。前記第１着色部材の光学密度は、ほぼ１μｍ当り１．２〜１．８であり得る。前記第１着色部材の厚さは、ほぼ２．０〜３．０μｍであり得る。

前記薄膜トランジスタ層上に形成される画素電極をさらに含むことができ、前記第２着色部材は前記画素電極上に形成できる。

本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の製造方法は、基板上に薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層を形成する段階と、前記薄膜トランジスタ層上に複数のカラーフィルタを形成する段階と、前記薄膜トランジスタ層上に前記薄膜トランジスタと重畳する部分を有するように第１着色部材を形成する段階と、前記第１着色部材の上にフォトリソグラフィ工程で前記第１着色部材とは異なる光学密度を有する第２着色部材を形成する段階とを含み、前記第２着色部材は前記複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第１部分を含み、前記第１着色部材は前記第１部分と重畳する第２部分を含む。

前記薄膜トランジスタ層上に画素電極を形成する段階をさらに含むことができる。前記画素電極を形成する段階は、前記第１着色部材を形成する段階の前、または前記第１着色部材を形成する段階と前記第２着色部材を形成する段階との間に行われてもよい。

本発明によれば、薄膜トランジスタの光漏洩電流を防止し、不良薄膜トランジスタの修理を容易にし、外光による周辺領域の光漏れとカラーフィルタの間の光漏れを防止し、安定したパターン形成の工程を可能にする。

本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図１の薄膜トランジスタ表示板のＩＩ‐ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図である。 図４の薄膜トランジスタ表示板のＶ‐Ｖ線に沿った断面図である。 図４の薄膜トランジスタ表示板のＶＩ‐ＶＩ線に沿った断面図である。 図４の薄膜トランジスタ表示板のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの表示板を示す断面図である。 本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの表示板を示す断面図である。

添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は種々の相異な形態に実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不必要な部分は省略し、明細書の全体にわたって同一または類似する構成要素については同一の図面符号を付した。また、広く知られている公知技術の場合、その具体的な説明は省略する。

図面において、種々の層及び領域を明確に表現するために、厚さを拡大して現わした。層、膜、領域、板などの部分が他の部分の“上”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ上”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“すぐ上”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“下”にあるとする時、これは他の部分の“すぐ下”にある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。一方、ある部分が他の部分の“すぐの下”にあるとする時には、中間に他の部分がないことを意味する。

＜第１実施形態＞
以下、図１乃至図２を参照して、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図２は、図１の薄膜トランジスタ表示板のＩＩ‐ＩＩ線に沿った断面図である。

図１及び図２を参照すると、薄膜トランジスタ表示板は、複数の画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰに区切られており、これら画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰはマトリックス状に配列されている。それぞれの画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰは、基本色（ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｌｏｒ）のうちの一つを固有に表わし、これら基本色が空間的、時間的に合計されることによって所望の色相が認識されるようにする。基本色の例としては、赤色、緑色、青色といった三原色が挙げられる。

薄膜トランジスタ表示板の表示領域ＤＡは、実際のイメージを出力する画素領域であり、周辺領域ＰＡは表示領域ＤＡの外側領域である。

透明なガラスまたはプラスチックなどを含む絶縁性基板１１０の上に、薄膜トランジスタ層（ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ ｌａｙｅｒ）１２０が形成されている。薄膜トランジスタ層１２０は薄膜トランジスタを含む。

薄膜トランジスタ層１２０の上には、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが互いに離隔して列方向にのびた帯状に形成されている。しかし、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは離隔せずに重畳してもよく、この場合にも重畳した位置での液晶物質の動きが正常である。図１に示したように、複数の赤色画素領域ＲＰは列方向に一列に配置されている。また、複数の緑色画素領域ＧＰと複数の青色画素領域ＢＰもそれぞれ列方向に一列に配置されている。しかし、画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰのうちの少なくとも２つの色の画素領域が同一列に配置されてもよい。図１に示したように、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは帯状（ｂａｎｄ ｓｈａｐｅ）である。しかし、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは島状（ｉｓｌａｎｄ ｓｈａｐｅ）であってもよい。その他にも、画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ及びカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの形態と配置は種々に変更できる。カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの厚さは、ほぼ２．８〜３．２μｍであり得る。

各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは、各画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰのほぼ中間付近に２つの開口部２３１を含む。しかし、開口部２３１の位置は、各画素領域Ｒ、ＧＰ、ＢＰの下端または上端に位置してもよく、各画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰは１つの開口部を有することもできる。薄膜トランジスタ層１２０に形成される薄膜トランジスタ（図示せず）は、開口部２３１それぞれに１つずつ重畳してもよい。その他にも、開口部２３１及び薄膜トランジスタの個数及び配置は、樹種の変形が可能である。しかし、開口部２３１が形成されないこともあり、この場合にも薄膜トランジスタが位置する領域に第１着色部材２２０が形成できる。

カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上には、第１着色部材２２０が各画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ別に１つずつ形成されている。しかし、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの下に第１着色部材２２０が形成されることもできる。この２つの場合いずれもにおいても、第１着色部材２２０は薄膜トランジスタの少なくとも一部を覆っている。したがって、第１着色部材２２０の位置は薄膜トランジスタの配置により多様に変更できる。第１着色部材２２０は、各画素領域ＲＰ、ＧＰ、ＢＰの開口部２３１を全て覆っており、ほぼ長方形の平面形状を有する。しかし、第１着色部材の平面形状は楕円形など多様な形態を有することができる。

本明細書で、光学密度（ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｎｓｉｔｙ）とは、吸光度（ａｂｓｏｒｂａｎｃｅ）を１μｍ単位の厚さで割る値と定義する。吸光度は、ｌｏｇ１０（Ｉ０／Ｉ）と定義し、Ｉは、強さのＩ０の光が特定物質を通過した後の光度を意味する。カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ上に形成される第１着色部材２２０の吸光度はほぼ１．２〜１．８であり、厚さはほぼ２．０〜３．０μｍであり、光学密度はほぼ１μｍ当り０．４〜０．９であり得る。さらに、吸光度がほぼ１．３〜１．７、厚さがほぼ２．２〜２．８μｍ、光学密度がほぼ１μｍ当り０．５〜０．８の場合、効果はさらに改善できる
この時、第１着色部材２２０は、着色が可能な感光性有機物などを含むことができる。この場合、第１着色部材２２０は、光を遮断することによって薄膜トランジスタで光漏洩電流が発生することを防止する。同時に、第１着色部材２２０は、誤作動する薄膜トランジスタを修理するための光を透過させるため、薄膜トランジスタの修理を容易にする。また、第１着色部材２２０を形成するために、スリットなどを含むハーフトーンマスクを利用したフォトリソグラフィ工程を適用しなくてもよいので、第１着色部材２２０のパターンが安定的に形成される。例えば、第１着色部材２２０は、吸光度がほぼ１．５であり、その厚さはほぼ２．５μｍであり、光学密度はほぼ１μｍ当り０．６であり得る。

第１着色部材２２０の上には、第１着色部材とは異なる光学密度を有する第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄが形成されている。第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは同一の材料を含み、同一の工程順序で同時に形成できる。第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄの光学密度は１μｍ当りほぼ１．６〜２．５であり得る。さらに、光学密度は１μｍ当りほぼ１．８〜２．３であり得る。第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは、多様な機能をする部分を選択的に含むことができる。例えば、第１部分２４０ｃまたは第６部分２４０ｄは、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂのうちの少なくともいずれか一つと重畳する部分である。第３部分２４０ｂは、周辺領域に形成されるコンタクトホールを覆っている部分である。第４部分２４０ａは、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間に形成される部分である。同時に、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが互いに重畳した時、その重畳する領域の上に第５部分（図示せず）が形成されてもよく、この場合、第５部分は図９の第２着色部材２４０ａと類似するように形成できる。また、第１着色部材２２０は第１部分２４０ｃと重畳する第２部分を含むことができ、第６部分２４０ｄと重畳する第７部分を含むことができる。しかし、第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄのうちの少なくとも一部は省略できる。例えば、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間に位置する第４部分２４０ａが省略でき、第１着色部材２２０の上に形成される第６部分２４０ｄが省略されてもよい。その他にも、多様な組み合わせによって生成及び省略が可能である。

各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間に位置する第４部分２４０ａは、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間の光漏れを防止する遮光部材の役割を果たす。各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間の間隔が狭いので、第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄの材料を全面に塗布して、実質的に同一の露光量で現象する時、第４部分２４０ａは、第１部分２４０ｃ、第６部分２４０ｄ、または第３部分２４０ｂより厚く形成される。したがって、第４部分２４０ａはカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを平坦化させる役割を果たす。また、この場合、第４部分２４０ａは、光が全て透過する透過領域、または光を全て遮断する非透過領域を含むマスクを通じて形成できるので、第４部分２４０ａのパターンが安定的に形成される。例えば、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの厚さがほぼ３μｍであり、青色カラーフィルタ２３０Ｂの上に形成される第１部分２４０ｃの厚さと第３部分２４０ｂの厚さがほぼ２μｍの時、第４部分２４０ａの厚さはほぼ３μｍであり得る。

第１着色部材２２０の上に形成されながら、第１着色部材２２０の少なくとも一部と重畳する第１部分２４０ｃと第６部分２４０ｄは、第１着色部材２２０及びカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂと共に柱型間隔保持部材（ｃｏｌｕｍｎａｒ ｓｐａｃｅｒ）の少なくとも一部を構成する。各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂに開口部２３１が形成されている場合、ほぼ開口部２３１の側部に第１部分２４０ｃと第６部分２４０ｄが形成できる。青色カラーフィルタ２３０Ｂの上に形成される第１部分２４０ｃは、第１部分２４０ｃの下に形成される第１着色部材２２０の第２部分、及び青色カラーフィルタ２３０Ｂと共に適切な圧縮特性を有する主柱型間隔保持部材（ｍａｉｎ ｃｏｌｕｍｎａｒ ｓｐａｃｅｒ）の少なくとも一部を構成する。この時、第１部分２４０ｃと第１着色部材２２０の厚さの合計は、ほぼ３．６〜４．７μｍであり得る。例えば、第１部分２４０ｃが２．０μｍであり、第１着色部材２２０が２．５μｍであり得る。また、赤色カラーフィルタ２３０Ｒまたは緑色カラーフィルタ２３０Ｇの上に形成される第６部分２４０ｄは、赤色カラーフィルタ２３０Ｒまたは緑色カラーフィルタ２３０Ｇの下に形成される第１着色部材２２０、及び赤色カラーフィルタ２３０Ｒまたは緑色カラーフィルタ２３０Ｇと共に適切な圧縮特性を有する補助柱型間隔保持部材（ｓｕｂｓｉｄｉａｒｙ ｃｏｌｕｍｎａｒ ｓｐａｃｅｒ）の一部を構成する。この時、補助柱型間隔保持部材は、主柱型間隔保持部材より幅が狭く、かつ高さが低くてもよい。しかし、第１部分２４０ｃは、カラーフィルタ２４０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂのうちの少なくとも一つの上に形成でき、第６部分２４０ｄもカラーフィルタ２４０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂのうちの少なくとも一つの上に形成でき、第６部分２４０ｄは省略されてもよい。また、第１部分２４０ｃ及び第６部分２４０ｄの個数及び配置は多様に変更できる。

また、周辺領域ＰＡに位置する第３部分２４０ｂは、互いに異なる層の配線を電気的に接続するコンタクトホール（図示せず）を覆っているため、コンタクトホールによる外光の反射を防止する遮光部材の役割を果たす。つまり、コンタクトホールが形成された後に第３部分２４０ｂが形成されるため、周辺領域ＰＡでの外光の反射を基本的に防止する構造が形成される。この時、第３部分２４０ｂの厚さは第１部分２４０ｃの厚さと実質的に同一であり得る。

＜第２実施形態＞
以下、図３乃至図７を参照して、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

図３は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板を含む液晶表示装置の一画素に対する等価回路図である。

図３を参照すると、本実施形態による液晶表示装置は、互いに対向する薄膜トランジスタ表示板１００と対向基板２００、及びその間に入っている液晶層３を含む。薄膜トランジスタ表示板１００は、複数のゲート線ＧＬ、複数対のデータ線ＤＬａ、ＤＬｂ、及び複数の維持電極線ＳＬを含む信号線と、これに接続された複数の画素ＰＸとを含む。

各画素ＰＸは、一対の副画素ＰＸａ、ＰＸｂを含み、副画素ＰＸａ、ＰＸｂは、スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂ、液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂ、及びストレージキャパシタ（ｓｔｏｒａｇｅ ｃａｐａｃｉｔｏｒ）Ｃｓｔａ、Ｃｓｔｂを含む。

スイッチング素子Ｑａ、Ｑｂは、薄膜トランジスタ表示板１００に備えられた薄膜トランジスタであって、制御端子はゲート線ＧＬと接続され、入力端子はデータ線ＤＬａ、ＤＬｂと接続され、出力端子は液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂ及びストレージキャパシタＣｓｔａ、Ｃｓｔｂと接続されている。

液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂは、副画素電極１９１ａ、１９１ｂと共通電極２７０とを二端子とし、二端子の間の液晶層３部分を誘電体として形成される。

液晶キャパシタＣｌｃａ、Ｃｌｃｂの補助的な役割を果たすストレージキャパシタＣｓｔａ、Ｃｓｔｂは、基板１００に具備された維持電極線ＳＬと副画素電極１９１ａ、１９１ｂが、絶縁体を介在して重畳して形成され、維持電極線ＳＬには共通電圧Ｖｃｏｍなどの定められた電圧が印加される。

図４は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図５は、図４の薄膜トランジスタ表示板のＶ‐Ｖ線に沿った断面図であり、図６は、図４の薄膜トランジスタ表示板のＶＩ‐ＶＩ線に沿った断面図であり、図７は、図４の薄膜トランジスタ表示板のＶＩＩ‐ＶＩＩ線に沿った断面図である。

図４乃至図６を参照すると、複数のゲート線１２１及び複数の維持電極線１３１、１３５が形成されている。

ゲート線１２１は、ゲート信号を伝達し、主に横方向にのびている。各ゲート線１２１は、上に突出した複数の第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを含む。

維持電極線は、ゲート線１２１と実質的に平行にのびた幹線１３１と、これからのび出た複数の維持電極１３５とを含む。維持電極線１３１、１３５の形状及び配置は種々の形態に変更できる。

ゲート線１２１及び維持電極線１３１、１３５の上にはゲート絶縁膜１４０が形成され、ゲート絶縁膜１４０の上には非晶質または結晶質ケイ素などを含む複数の半導体１５４ａ、１５４ｂが形成されている。

半導体１５４ａ、１５４ｂの上には、それぞれ複数対のオーミックコンタクト部材１６１ａ、１６１ｂ、１６３ｂ、１６５ｂ、１６５ａ、１６５ｂが形成され、オーミックコンタクト部材１６１ａ、１６１ｂ、１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂは、金属シリサイドまたはｎ型不純物が高濃度にドーピングされているｎ＋水素化非晶質シリコンなどの物質を含むことができる。

オーミックコンタクト部材１６１ａ、１６１ｂ、１６３ｂ、１６５ｂ、１６５ａ、１６５ｂ及びゲート絶縁膜１４０の上には、複数対のデータ線１７１ａ、１７１ｂと、複数対の第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂとが形成されている。また、周辺領域ＰＡには、データ線１７１ａ、１７１ｂと同一層に維持電圧供給線１７４が形成されている。維持電圧供給線１７４は、ほぼ列方向に形成され、複数の維持電極線１３１を電気的に接続する。

データ線１７１ａ、１７１ｂは、データ信号を伝達し、主に縦方向にのびてゲート線１２１及び維持電極線の幹線１３１と交差する。データ線１７１ａ、１７１ｂは、第１ゲート電極１２４ａ、第２ゲート電極１２４ｂに向かってのび、Ｕ字状に曲がった第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂを含み、第１ソース電極１７３ａ及び第２ソース電極１７３ｂは、第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂを中心として第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂと対向する。

第１ゲート電極１２４ａ及び第２ゲート電極１２４ｂと、第１ソース電極１７３及び第２ソース電極１７３ｂと、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂとは、第１半導体１５４ａ及び第２半導体１５４ｂと共に第１薄膜トランジスタＱａ及び第２薄膜トランジスタＱｂを成す。

オーミックコンタクト部材１６１ａ、１６１ｂ、１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂは、その下の半導体１５４ａ、１５４ｂとその上のデータ線１７１ａ、１７１ｂ、及びドレイン電極１７５ａ、１７５ｂの間にだけ存在し、これらの間のコンタクト抵抗を低くする。

データ線１７１ａ、１７１ｂ、ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂ、及び露出した半導体１５４ａ、１５４ｂ部分の上には、窒化ケイ素、酸化ケイ素などを含む下部保護膜１８０ｐが形成されている。

下部保護膜１８０ｐの上には、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂと第１着色部材２２０が順次に形成されている。この時、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂと第１着色部材２２０は、前述した説明した内容が同一に適用される。

第１着色部材２２０の上には上部保護膜１８０ｑが形成されている。上部保護膜１８０ｑは感光性を有する有機物質で形成できる。また、上部保護膜１８０ｑは、画素電極１９１とデータ線１７１ａ、１７１ｂとのカップリング現象を減少させ、基板を平坦化するために、その厚さが１．０μｍ以上であり得る。上部保護膜１８０ｑは、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂから流入する溶媒などの有機物によって液晶層３が汚染されることを防止することにより、残像などの液晶表示装置の不良を防止する。

上部保護膜１８０ｑ、カラーフィルタ２３０Ｂ、及び下部保護膜１８０ｐには、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂを露出する複数のコンタクトホール１８５ａ、１８５ｂが形成されている。

上部保護膜１８０ｑの上には、複数の画素電極１９１と、接続部材１９２とが形成されている。複数の画素電極１９１と接続部材１９２は、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの同一の材料を含むことができ、同一の工程で形成できる。

図４を参照すると、各画素電極１９１は、間隙９１を間において互いに分離されている第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂを含む。

第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂの全体的な形状は四角形である。画素電極１９１の全体で第２副画素電極１９１ｂが占める面積が、第１副画素電極１９１ａが占める面積より大きいこともある。

第１副画素電極１９１ａ及び第２副画素電極１９１ｂは、コンタクトホール１８５ａ、１８５ｂによって第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂと物理的、電気的に接続され、第１ドレイン電極１７５ａ及び第２ドレイン電極１７５ｂからデータ電圧の印加を受ける。

図７を参照すると、接続部材１９２は、互いに異なる層に形成される維持電極線１３１と維持電圧供給線１７４とを、コンタクトホール１８３ａ、１８３ｂによって電気的に接続する。

複数の画素電極１９１と接続部材１９２の上には、第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄが形成されている。第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは、前述した内容が同一に適用される。第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄの上には、下部配向膜１１が形成されている。

＜第３実施形態＞
以下、図８を参照して、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

図８は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの表示板を示す断面図である。

図３乃至図４の薄膜トランジスタ表示板における第１着色部材２２０の上には上部保護膜１８０ｑと画素電極１９１ａとが順に形成されるが、これとは異なって図８の薄膜トランジスタ表示板における第１着色部材２２０は画素電極１９１ａの上に形成されている。つまり、図８の薄膜トランジスタ表示板では画素電極１９１ａが形成された後に第１着色部材２２０が形成される。したがって、第１着色部材２２０と画素電極１９１の上下位置関係を除いては、前述した図３乃至図７の薄膜トランジスタ表示板の説明が類似に適用される。

＜第４実施形態＞
以下、図９を参照して、本発明の他の実施形態による薄膜トランジスタ表示板について詳細に説明する。

図９は、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの表示板を示す断面図である。

図３乃至図４の薄膜トランジスタ表示板における各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは互いに離隔しているが、これとは異なって図９の薄膜トランジスタ表示板における各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂは互いに重畳している。図９に示したように、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが互いに重畳した位置に第２着色部材２４０ａが形成されているため、データ線１７１の上部で液晶が正常に動ける。各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂが互いに重畳していることを除いては、前述した図３乃至図７の薄膜トランジスタ表示板の説明が類似に適用される。

＜薄膜トランジスタ表示板の製造方法の一例＞
以下、本発明の一実施形態による薄膜トランジスタ表示板の製造方法について詳細に説明する。カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ、第１着色部材２２０及び第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄに対して前述した説明が類似に適用される。

基板１１０の上にスイッチング素子などの薄膜トランジスタ層１２０を形成する。薄膜トランジスタ層１２０の上に開口部２３１を含むカラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを形成する。カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上に陰性または陽性感光性物質を含む第１着色部材２２０を積層する。次に、フォトリソグラフィ工程によって第１着色部材２２０が開口部２３１の全体を覆うようにパターニングする。陰性感光性物質を用いる場合、第１着色部材２２０が形成される領域は光を全て透過するマスクの透過領域に対応し、陽性感光性物質を用いる場合、第１着色部材２２０が形成される領域は光を全て遮断するマスクの非透過領域に対応する。したがって、スリット、半透明膜などを利用したハーフトーンマスク（ｈａｌｆ-ｔｏｎｅ ｍａｓｋ）を利用しなくてもよいので、安定したパターニングが可能である。しかし、最初に第１着色部材２２０を形成した後に、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂを形成することもできる。

第１着色部材２２０の上に陽性または陰性感光性物質を含む第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄを積層する。次に、１つのマスクを利用したフォトリソグラフィ工程によって、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間、各カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上、及び周辺領域ＰＡに位置するように第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄをパターニングする。この時、カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの間、青色カラーフィルタ２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂの上、及び周辺領域ＰＡに第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃが形成される領域は、陰性感光性物質を用いる場合、全てマスクの透過領域に対応し、陽性感光性物質を用いる場合、全てマスクの非透過領域に対応する。一方、赤色カラーフィルタ２３０Ｒと緑色カラーフィルタ２３０Ｇの上に第２着色部材２４０ｄが形成される領域は、光を一部だけ透過するマスクの半透過領域に対応する。この時、第２着色部材２４０ｄは、補助柱型間隔保持部材の役割を果たすので、工程のマージン（ｍａｒｇｉｎ）が大きい。または、補助柱型間隔保持部材が形成されないこともある。したがって、第２着色部材２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄのパターンが安定的に形成できる。

さらに、画素電極１９０と接続部材１９２を形成する工程が進められる。この場合、画素電極１９０及び接続部材１９２の形成工程は第１着色部材２２０の形成前や形成後に全て進められる。

また、薄膜トランジスタ層１２０は、次のような方法で形成できる。

基板１１０の上にゲート電極１２４ａ、１２４ｂを含むゲート線１２１を形成し、ゲート線１２１を含む基板１１０の上にゲート絶縁膜１４０、不純物がドーピングされない非晶質シリコン層、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層、及びデータ導電層を順次に積層する。次に、データ導電層上に感光膜（図示せず）を塗布し、スリットマスクなどを用いて厚さの異なる感光パターンを形成する。そして、感光パターンをマスクとしてデータ導電層、不純物がドーピングされた非晶質シリコン層、及び不純物がドーピングされない非晶質シリコン層を１次エッチングして半導体１５４ａ、１５４ｂを形成した後、データ導電層を２次エッチングしてソース電極１７３ａ、１７３ｂを含むデータ線１７１ａ、１７１ｂ及びドレイン電極１７５ａ、１７５ｂを形成する。

ソース電極１７３ａ、１７３ｂ及びドレイン電極１７５ａ、１７５ｂをマスクとして、これらの間に露出している非晶質シリコン層を除去し、オーミックコンタクト層１６１ａ、１６１ｂ、１６３ａ、１６３ｂ、１６５ａ、１６５ｂを形成する。次に、データ線１７１ａ、１７１ｂ、ドレイン電極１７５ａ、１７５ｂ、及びゲート絶縁膜１４０の上に下部保護膜１８０ｐを形成する。

薄膜トランジスタと電極を形成する方法は、通常の薄膜形成方法である薄膜蒸着、写真エッチングによるパターニングなどの方法を用いることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるわけではなく、請求範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の種々の変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

９２ 接続部材
１２０ 薄膜トランジスタ層
１９０ 画素電極
２２０ 第１着色部材
２３０Ｒ、２３０Ｇ、２３０Ｂ カラーフィルタ
２３１ 開口部
２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ 第２着色部材
ＲＰ、ＧＰ、ＢＰ 画素領域
ＰＡ 周辺領域
ＤＡ 表示領域

Claims (14)

1. 基板と、
   前記基板上に位置し、薄膜トランジスタを含む薄膜トランジスタ層と、
   前記薄膜トランジスタ層上に位置する複数のカラーフィルタと、
   前記薄膜トランジスタ層上に位置し、前記薄膜トランジスタと重畳する部分を有する第１着色部材と、
   前記第１着色部材上に位置し、前記第１着色部材とは異なる光学密度を有する第２着色部材とを含み、
   前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第１部分を含み、前記第１着色部材は前記第１部分と重畳する第２部分を含む薄膜トランジスタ表示板。
2. 前記第１部分、前記第２部分、及び前記第１部分と重畳するカラーフィルタは、柱型間隔保持部材の少なくとも一部を構成する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
3. 前記第２着色部材は前記複数のカラーフィルタのうちの少なくとも一つと重畳する第６部分を含み、前記第１着色部材は前記第６部分と重畳する第７部分を含み、前記第６部分は前記第１部分より厚さが薄い、請求項２に記載の薄膜トランジスタ表示板。
4. 前記第２着色部材は、周辺領域に形成されるコンタクトホールを覆っている第３部分を含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
5. 前記第３部分は、前記第１部分と実質的に同一の厚さを有する、請求項4に記載の薄膜トランジスタ表示板。
6. 前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタの間に位置する第４部分を含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
7. 前記第４部分は、前記複数のカラーフィルタと実質的に同一の厚さを有する、請求項6に記載の薄膜トランジスタ表示板。
8. 前記第２着色部材は、前記複数のカラーフィルタが互いに重畳する領域の上に位置する第５部分を含む、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
9. 前記第５部分は、前記第１着色部材と実質的に同一の厚さを有する、請求項8に記載の薄膜トランジスタ表示板。
10. 前記複数のカラーフィルタにはそれぞれ開口部が形成され、前記第１着色部材と前記薄膜トランジスタとが重畳する部分が、前記開口部に対応する位置に配置される、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
11. 前記第２着色部材の光学密度は１μｍ当り１．６〜２．５である、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
12. 前記第１着色部材の吸光度は１．２〜１．８である、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
13. 前記第１着色部材の厚さは２〜３μｍである、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。
14. 前記薄膜トランジスタ層上に位置する画素電極をさらに含み、
    前記第２着色部材は前記画素電極上に位置する、請求項１に記載の薄膜トランジスタ表示板。