JP3391304B2 - 液晶画像表示装置と画像表示装置用半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 〔発明の詳細な説明〕本発明は、カラー画像表示機能を
有する液晶画像表示装置、とりわけ開口率の高い液晶画
像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の微細加工技術、液晶材料技術およ
び高密度実装技術等の進歩により、5〜50ｃｍ対角の液
晶パネルで実用上支障の無いテレビジョン画像や各種の
画像表示機器が商用ベースで提供されている。また、液
晶パネルを構成する２枚のガラス基板の一方にＲＧＢの
着色層を形成しておくことにより、カラー表示も容易に
実現している。特にスイッチング素子を絵素毎に内蔵さ
せた、いわゆるアクティブ型の液晶パネルではクロスト
ークも少なくかつ高速応答で高いコントラスト比を有す
る画像が保証されている。

【０００３】これらの液晶画像表示装置（液晶パネル）
は、走査線としては200〜1000本、信号線としては200〜
3000本程度のマトリクス編成が一般的であるが、最近は
表示容量の増大に対応すべく大画面化と高精細化とが同
時に進行している。

【０００４】図９は液晶パネルへの実装状態を示し、液
晶パネル１を構成する一方の透明性絶縁基板、例えばガ
ラス基板２上に形成された走査線の電極端子群６に駆動
信号を供給する半導体集積回路チップ３を直接、接続す
るＣＯＧ（Chip-On-Glass）方式や、例えばポリイミド
系樹脂薄膜をベースとし、金または半田メッキされた銅
箔の端子（図示せず）を有するＴＣＰフィルム４を信号
線の端子群５に導電性媒体を含む適当な接着剤で圧接し
て固定するＴＣＰ（Tape-Carrier-Package）方式などの
実装手段によって電気信号が画像表示部に供給される。
ここでは便宜上二つの実装方式を同時に図示している
が、実際には何れかの方式が適宜選択されることは言う
までもない。

【０００５】７，８は液晶パネル１のほぼ中央部に位置
する画像表示部と信号線および走査線の電極端子群５，
６との間を接続する配線路で、必ずしも電極端子群５，
６と同一の導電材で構成される必要はない。９は全ての
液晶セルに共通の透明導電性の対向電極を有するもう１
枚の透明性絶縁基板であるガラス基板である。

【０００６】図１０はスイッチング素子として絶縁ゲー
ト型トランジスタ１０を絵素毎に配置したアクティブ型
液晶パネルの等価回路図を示し、１１（図９では８）は
走査線、１２（図９では７）は信号線、１３は液晶セル
であって、液晶セル１３は電気的には容量素子として扱
われる。実線で描かれた素子類は液晶パネルを構成する
一方のガラス基板２上に形成され、点線で描かれた全て
の液晶セル１３に共通な対向電極１４はもう一方のガラ
ス基板９上に形成されている。絶縁ゲート型トランジス
タ１０のＯＦＦ抵抗あるいは液晶セル１３の抵抗が低い
場合や表示画像の階調性を重視する場合には、負荷とし
ての液晶セル１３の時定数を大きくするための補助の蓄
積容量１５を液晶セル１３に並列に加える等の回路的工
夫が加味される。なお１６は蓄積容量線の共通母線であ
る。

【０００７】図１１は液晶パネルの画像表示部の要部断
面図を示し、液晶パネル１を構成する２枚のガラス基板
２，９は樹脂性のファイバやビーズ等のスペーサ材（図
示せず）によって数μｍ程度の所定の距離を隔てて形成
され、その間隙（ギャップ）はガラス基板２，９の周縁
部において有機性樹脂よりなるシール材と封口材（何れ
も図示せず）とで封止された閉空間になっており、この
閉空間に液晶１７が充填されている。

【０００８】カラー表示を実現する場合には、ガラス基
板９の閉空間側に着色層１８と称する染料または顔料の
いずれか一方もしくは両方を含む厚さ１〜２μｍ程度の
有機薄膜が被着されて色表示機能が与えられるので、そ
の場合にはガラス基板９は別名カラーフィルタ（Color
Filter 略語はＣＦ）と呼称される。そして液晶材料の
性質によってはガラス基板９の上面またはガラス基板２
の下面の何れかもしくは両面上に偏光板１９が貼付さ
れ、液晶パネル１は電気光学素子として機能する。現
在、大部分の液晶パネルでは液晶材料にＴＮ（ツイスト
・ネマチック）系の物を用いており、偏光板１９は通常
２枚必要である。なお、光源としての裏面光源について
の記載は省略した。

【０００９】液晶１７に接して２枚のガラス基板２，９
上に形成された例えば厚さ0.1μm程度のポリイミド系樹
脂薄膜２０は液晶分子を決められた方向に配向させるた
めの配向膜である。２１は絶縁ゲート型トランジスタ１
０のドレインと透明導電性の絵素電極２２とを接続する
ドレイン電極（配線）であり、信号線（ソース線）１２
と同時に形成されることが多い。信号線１２とドレイン
電極（配線）２１との間に位置するのは半導体層２３で
あり詳細は後述する。カラーフィルタ９上で隣り合った
着色層１８の境界に形成された厚さ0.1μm程度のＣｒ薄
膜層２４は半導体層２３と、走査線１１及び信号線１２
に外部光が入射するのを防止するための光遮蔽で、いわ
ゆるブラックマトリクス（ＢlackＭatrix 略語はＢＭ）
として定着化した技術である。

【００１０】ここでスイッチング素子として絶縁ゲート
型トランジスタの構造と製造方法に関して説明する。絶
縁ゲート型トランジスタには２種類のものが現在多用さ
れており、そのうちの一つを従来例（エッチ・ストップ
型と呼称される）として紹介する。図１２は従来の液晶
パネルを構成するアクティブ基板の単位絵素の平面図で
あり、同図のＡ−Ａ’線上の断面図を図１３に示し、そ
の製造工程を以下に簡単に説明する。なお、走査線１１
に形成された突起部５０と絵素電極２２とがゲート絶縁
層を介して重なっている領域５２（右下がり斜線部）が
蓄積容量１３を形成しているが、ここではその詳細は省
略する。

【００１１】先ず、図１３（ａ）に示したように耐熱性
と透明性が高い絶縁性基板として厚さ0.5〜1.1mm程度の
ガラス基板２、例えばコーニング社製の商品名１７３７
の一主面上に、ＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を
用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第１の金属層として例え
ばＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等あるいはそれらの合金を被着し、
微細加工技術により走査線も兼ねるゲート電極１１を選
択的に形成する。

【００１２】画面化に対応して走査線の抵抗値を下げる
ためには走査線の材料としてＡＬが用いられるが、ＡＬ
は耐熱性が低いので上記した耐熱金属であるＣｒ，Ｔ
ａ，Ｍｏまたはそれらのシリサイドと積層化したり、あ
るいはＡＬの表面に陽極酸化で酸化層（Ａｌ２Ｏ３）を
付加することも現在では一般的な技術である。すなわ
ち、走査線１１は１層以上の金属層で構成される。

【００１３】次に、図１３（ｂ）に示したようにガラス
基板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイデイ）装
置を用いてゲート絶縁層となる第１のＳｉＮｘ（シリコ
ン窒化）層、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トラ
ンジスタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（ａ−
Ｓｉ）層、及び第２のＳｉＮｘ層と３種類の薄膜層を、
例えば0.3-0.05-0.1μm程度の膜厚で順次被着して３０
〜３２とする。

【００１４】なおノウハウ的な技術としてゲート絶縁層
の形成に当り他の種類の絶縁層（ＴａＯｘやＳｉＯ２
等）と積層したり、あるいはＳｉＮｘ層を２回に分けて
製膜し途中で洗浄工程を付与する等の歩留向上対策が行
われることも多く、ゲート絶縁層は１種類あるいは単層
とは限らない。

【００１５】そして、微細加工技術によりゲート１１上
の第２のＳｉＮｘ層をゲート１１よりも幅細く選択的に
残して３２’として第１の非晶質シリコン層３１を露出
し、同じくＰＣＶＤ装置を用いて全面に不純物として例
えば燐を含む第２の非晶質シリコン層３３を例えば0.05
μm程度の膜厚で被着する。

【００１６】続いて、図１３（ｃ）に示したように、ゲ
ート１１の近傍上にのみ第１の非晶質シリコン層３１と
第２の非晶質シリコン層３３とを島状３１’，３２’に
残してゲート絶縁層３０を露出した後、図１３（ｄ）に
示したように、ＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜装置を
用いて膜厚0.1〜0.2μm程度の透明導電層として例えば
ＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）を被着し、微細加工技術に
より絵素電極２２を選択的に形成する。

【００１７】引き続いて図示はしないが、走査線１１へ
の電気的接続に必要な画像表示部の周辺部での走査線１
１上のゲート絶縁層３０への選択的開口部形成を行った
後、図１３（ｅ）に示したようにＳＰＴ等の真空製膜装
置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金属層として例えばＴ
ｉ，Ｃｒ，Ｍｏ等の耐熱金属薄膜３４を、低抵抗配線層
として膜厚0.3μm程度のＡＬ薄膜３５を順次被着し、微
細加工技術により耐熱金属層３４’と低抵抗配線層３
５’との積層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのドレ
イン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１２とを選択
的に形成する。この時に用いられる感光性樹脂パターン
をマスクとしてソース・ドレイン電極間の第2のＳｉＮ
ｘ層３２’上の第2の非晶質シリコン層３３’を除去し
て第2のＳｉＮｘ層３２’を露出するとともに、その他
の領域では第1の非晶質シリコン層３1’をも除去してゲ
ート絶縁層３０を露出する。

【００１８】絶縁ゲート型トランジスタがオフセット構
造とならぬようソース・ドレイン電極１２，２１はゲー
ト１１と一部平面的に重なった位置関係に配置されて形
成される。なお、画像表示部の周辺部で走査線１１上の
開口部を含んで信号線１２と同時に走査線側の端子電極
６、または走査線１１と走査線側の端子電極６とを接続
する配線路８を形成することも一般的な設計である。

【００１９】最後に、ガラス基板２の全面に透明性の絶
縁層として、ゲート絶縁層３０と同様にＰＣＶＤ装置を
用いて0.3μm程度の膜厚のＳｉＮｘ層を被着してパシベ
ーション絶縁層３７とし、図１３（ｆ）に示したように
絵素電極２２上に開口部３８を形成して絵素電極２２の
大部分を露出すると同時に、図示はしないが周辺部の端
子電極５，６上にも開口部を形成して端子電極５，６の
大部分を露出してアクティブ基板２として完成する。

【００２０】信号線１２の配線抵抗が問題とならない場
合にはＡＬよりなる低抵抗配線層３５は不要であり、そ
の場合にはＣｒ，Ｔａ，Ｍｏ等の耐熱金属材料を選択す
ればソース・ドレイン配線１２，２１を単層化すること
が可能である。絶縁ゲート型トランジスタの耐熱性につ
いては先行例である特開平7-74368号公報に詳細が記載
されている。

【００２１】絵素電極２２上のパシベーション絶縁層３
７を除去する理由は、一つには液晶セルに印可される実
効電圧の低下を防止するためと、もう一つはパシベーシ
ョン絶縁層３７の膜質が一般的に劣悪で、パシベーショ
ン膜内に電荷が蓄積されて表示画像の焼き付けを生じる
ことを回避するためである。これは絶縁ゲート型トラン
ジスタの耐熱性が余り高くないため、パシベーション絶
縁層３７の製膜温度がゲート絶縁層３０と比較して数１
０℃以上低く２５０℃以下の低温製膜にならざるを得な
いからである。

【００２２】ここで、最近商品化が活発な広視野角の表
示が可能なＩＰＳ（In-Plain-Switching）方式の液晶パ
ネルについて説明する。図１４はＩＰＳ型液晶パネルの
画像表示部の要部断面図を示し、図１１に示した従来の
ものとの差違は、液晶セルが所定の距離を隔てて形成さ
れた導電性の対向電極４０と絵素電極４１（２１）と液
晶１７とで構成され、液晶１７は対向電極４０と絵素電
極４１との間に働く横方向の電界でスイッチングされる
点にある。したがってカラーフィルタ９上に透明導電性
の対向電極１４は不要であり、また同様にアクティブ基
板２上にも透明導電性の絵素電極２２は不要となる。す
なわち、アクティブ基板２の製造工程の削減も同時にな
されている。

【００２３】図１５はＩＰＳ型の液晶パネルを構成する
アクティブ基板の単位絵素の平面図であり、同図のＡ−
Ａ’線上の断面図を図１６に示し、その製造工程を、絶
縁ゲート型トランジスタに従来のうちのもう一つ（チャ
ネル・エッチ型と呼称される）を採用した場合について
以下に簡単に説明する。

【００２４】先ず、従来例と同様に図１６（ａ）に示し
たようにガラス基板２の一主面上に、ＳＰＴ（スパッ
タ）等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の
第１の金属層を被着し、微細加工技術により走査線も兼
ねるゲート電極１１と対向電極４０とを選択的に形成す
る。

【００２５】次に、図１６（ｂ）に示したようにガラス
基板２の全面にＰＣＶＤ（プラズマ・シーブイデイ）装
置を用いてゲート絶縁層となるＳｉＮｘ（シリコン窒
化）層、不純物をほとんど含まず絶縁ゲート型トランジ
スタのチャネルとなる第１の非晶質シリコン（ａ−Ｓ
ｉ）層、及び不純物を含み絶縁ゲート型トランジスタの
ソース・ドレインとなる第２の非晶質シリコン層と３種
類の薄膜層を、例えば0.3-0.2-0.05μm程度の膜厚で順
次被着して３０，３１，３３とする。

【００２６】そして、図１６（ｃ）に示したようにゲー
ト１１上に第１と第２の非晶質シリコン層よりなる半導
体層を島状３１’，３３’に残してゲート絶縁層３０を
露出する。続いて図示はしないが、走査線１１への電気
的接続に必要な画像表示部の周辺部での走査線１１上の
ゲート絶縁層３０への選択的開口部形成を行う。

【００２７】引き続き、図１６（ｄ）に示したようにＳ
ＰＴ等の真空製膜装置を用いて膜厚0.1μm程度の耐熱金
属層として例えばＴｉ薄膜３４を、低抵抗配線層として
膜厚0.3μm程度のＡＬ薄膜３５を順次被着し、微細加工
技術により絵素電極４１も兼ねる絶縁ゲート型トランジ
スタのドレイン電極２１と信号線も兼ねるソース電極１
２とを選択的に形成する。この選択的パターン形成は、
ソース・ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹脂パ
ターン４３をマスクとして、ＡＬ薄膜３５、Ｔｉ薄膜３
４、第２の非晶質シリコン層３３’を順次食刻し、第１
の非晶質シリコン層３１’は0.05〜0.1μm程度残して食
刻することによりなされるので、チャネル・エッチと呼
称される。

【００２８】最後に、上記感光性樹脂パターン４３を除
去した後、図１６（ｅ）に示したようにガラス基板２の
全面に透明性の絶縁層として、ゲート絶縁層と同様にＰ
ＣＶＤ装置を用いて0.3μm程度の膜厚のＳｉＮｘ層を被
着してパシベーション絶縁層３７とし、図示はしないが
周辺部の端子電極５，６上に開口部を形成して端子電極
５，６の大部分を露出してアクティブ基板として完成す
る。

【００２９】以上の説明で明らかなように、対向電極４
０は走査線１１と同時に、また絵素電極４１はソース・
ドレイン配線１２，２１と同時に形成されるので絵素電
極となる透明導電層２２は不要であり、先に記載した製
造過程と比較すると製造工程の削減がなされていること
が容易に理解されよう。

【００３０】一方、チャネル・エッチ型の絶縁ゲート型
トランジスタは製膜プロセスと食刻プロセスの均一性の
観点から、エッチ・ストップ型と比較して不純物を含ま
ない第１の非晶質シリコン層を厚く製膜する必要があ
り、ＰＣＶＤ装置の稼動とパーティクル発生に関して課
題が指摘されている点は見逃せない。

【００３１】

【発明が解決しようとする課題】アクティブ型液晶パネ
ルの大画面化と高精細化は今後のトレンドであり、また
視野角の拡大も永遠に求められる技術課題である。対角
２５ｃｍ以上の大型パネルにおいても表示容量の増大へ
の対応と表示画質の向上のために高精細化が同時に進行
し開口率の確保も要求される結果、ＢＭ幅を細くした
り、絵素電極を大きく形成すると同時に液晶パネルを構
成する２枚の基板２，９の貼り合せ精度向上が俄かに技
術的課題となってきた。具体的には貼り合せ精度が、従
来は数μmで十分であったが、開口率を８０％以上に高
めるためには２μm以下の高精度を要求されるようにな
ってきた。

【００３２】液晶パネルの貼り合せ精度は、アクティブ
基板２とカラーフィルタ９の加工精度および貼り合せ工
程における二つの基板の貼り合せ精度の総和であり、当
然のことではあるが液晶パネルが大きい程、ガラス基板
が大きい程、ガラス基板の反りやウネリも加算されて精
度は低下する。

【００３３】貼り合せそのものを精度１〜２μmに収め
ることは、大型基板の高精度露光機の機構や実力から考
えてもさほど困難なことではないが、シールの熱硬化工
程で上記したガラス基板の反りもあいまって実用上確保
できる精度は数μmに低下してしまうのが現状である。

【００３４】ＢＭをアクティブ基板上に形成すると貼り
合わせ精度が数μmでも開口率に影響を与えないように
することができるが、多くのカラーフィルタのようにＢ
Ｍ材として金属薄膜を用いると、アクティブ基板上の他
の導電性パターンである走査線や信号線との間で形成さ
れる浮遊容量がゴースト等の画質低下をもたらすのでそ
れなりの工夫が必要となる。またＢＭ材に着色性の顔料
を用いた場合には、その段差（１〜２μｍ）が配向処理
の障害となるので、段差を解消するような新たな取組が
必要である。

【００３５】本発明はかかる現状に鑑みなされたもの
で、ＢＭをアクティブ基板に形成し、かつアクティブ基
板の表面を平坦化することにより上記の課題や要求に応
えんとするものである。

【００３６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明に係る画像表示装置は、一主面上に走査線と信号線と
がマトリクス状に形成され、走査線に接続されたゲート
電極、信号線に接続されたソース電極、絵素電極に接続
されたドレイン電極を備えた絶縁ゲート型トランジスタ
がマトリクス状に配列されている第１の透明性絶縁基板
と、第１の透明性絶縁基板に対向している第２の透明性
絶縁基板と、 第１の透明性絶縁基板または第２の透明性
絶縁基板のいずれか一方に設けられている対向電極と、
走査線、信号線、および絶縁ゲート型トランジスタに対
して自己整合的に形成されている黒色顔料レジストと、
絶縁ゲート型トランジスタに対して自己整合的に形成さ
れている２つの隣接する黒色顔料レジストの間に挟まれ
ていると共に、第１の透明性絶縁基板と絵素電極との間
に挟まれている透明性樹脂と、第１の透明性絶縁基板と
第２の透明性絶縁基板との間に充填された液晶とを備
え、透明性樹脂が、１つの絶縁ゲート型トランジスタが
有するソース電極とドレイン電極との間にも挟まれてい
ると共に、絵素電極または対向電極がソース電極とドレ
イン電極との間に挟まれている透明性樹脂上にまで拡張
されて光シールド機能を付与している。

【００３７】上記課題を解決する本発明に係る画像表示
装置の製造方法は、透明性絶縁基板の一主面上に１層以
上の第１の金属層よりなる走査線と、チャネル上に保護
絶縁層を有する絶縁ゲート型トランジスタと、１層以上
の第２の金属層よりなる信号線とをマトリクス状に形成
する工程と、感光性黒色顔料を塗布しマスク露光および
裏面露光により走査線上と信号線上と絶縁ゲート型トラ
ンジスタ上とに感光性黒色顔料層を選択的かつ自己整合
的に形成すると共に絶縁ゲート型トランジスタのドレイ
ン電極上に開口部を設け、絶縁ゲート型トランジスタの
ソース電極とドレイン電極との間には凹部を設ける工程
と、絶縁ゲート型トランジスタに対して自己整合的に形
成されている２つの隣接する感光性黒色顔料層間を透明
性樹脂で埋めると共に、凹部も透明性樹脂で埋める工程
と、透明性樹脂、感光性黒色材料層、および開口部内の
ドレイン電極上に絵素電極を形成し、絵素電極によって
ソース電極とドレイン電極との間にも挟まれている透明
性樹脂上に光シールド機能が付与される工程とからな
る。

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【００４６】

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【００５４】

【００５５】

【００５６】

【００５７】

【００５８】

【００５９】

【００６０】

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【００６４】

【００６５】

【００６６】

【００６７】

【００６８】

【００６９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図８に
基づいて説明する。図１、図４、図７は本発明の第１、
第３及び第５の実施形態に係るアクティブ基板（画像表
示装置用半導体装置）上の平面図を示し、図１、図４、
図７のＡ−Ａ’線上の断面図である図２、図５、図８は
同じく画像表示装置用半導体装置の製造工程の断面図を
示し、図３、図６は本発明の第２及び第４の実施形態に
係る画像表示装置用半導体装置の断面図を示す。なお、
従来例と同一の部位については同一の符号を付して詳細
な説明は省略する。

【００７０】（第１の実施の形態）本発明の第１の実施
形態について説明する。第１の実施形態ではアクティブ
基板２の形成に当たり、エッチ・ストップ型の絶縁ゲー
ト型トランジスタを形成するが、ソース・ドレイン配線
はＩＴＯとの電気化学的な反応を回避するために耐熱金
属性の１層構成かまたは低抵抗化のためには耐熱性金属
でアルミウムをサンドイッチした構成が必要となる。

【００７１】そこで例えばＴｉ／ＡＬ／Ｔｉよりなるソ
ース・ドレイン配線１２，２１を形成した後、ガラス基
板２上に黒色顔料を含むポジ型の感光性樹脂６０を例え
ば１μｍの膜厚で塗布し、図２（ａ）に示したようにガ
ラス基板２の上方からはフォトマスク６１を用いてドレ
イン電極２１上を選択的に、またガラス基板２の下方か
らは全面的に紫外線６２を照射して黒色顔料レジスト６
０を露光する。そうすると紫外線に対して不透明な走査
線１１、信号線１２、ドレイン電極２１及び絶縁ゲート
型トランジスタに対応した領域上に自己整合的に黒色顔
料レジストを形成することができる。ただしドレイン電
極２１上の黒色顔料レジストには開口部６３が形成され
る。

【００７２】そして図２（b）に示したように、さらに
ガラス基板２上にポジ型の感光性透明樹脂６４を例えば
1.5μｍの膜厚で塗布し、ガラス基板２の下方から全面
的に紫外線６２を照射して感光性透明樹脂６４を露光す
る。その結果、ドレイン電極２１上の開口部６３を除い
て黒色顔料レジストパターン６０’間を感光性透明樹脂
６４’で埋めることができる。ガラス基板２の表面が平
坦となるように、黒色顔料レジスト６０’と感光性透明
樹脂６４’の膜厚はソース・ドレイン配線１２，２１の
段差も考慮して決定することが大切である。

【００７３】続いて図２（ｃ）に示したように、ガラス
基板２上に透明導電性のＩＴＯ膜６５を被着し、ＩＴＯ
膜６５上にネガ型の感光性樹脂６６を塗布し、ガラス基
板２の上方からはフォトマスク６２を用いてドレイン電
極の開口部６３とそれに隣接する領域を選択的に、また
ガラス基板２の下方からは全面的に紫外線６２を照射し
て感光性樹脂６６を露光する。

【００７４】これによって、ドレイン電極２１上の開口
部６３とそれに隣接する領域を除いて黒色顔料レジスト
パターン６０’間、すなわち感光性透明樹脂６４’と同
一サイズの感光性樹脂パターンを得ることができるの
で、この感光性樹脂パターン６６’をマスクとして透明
電極２２を選択的に形成することが可能である。この技
術は本発明者が先に出願した特公平5-35433に記載され
ている。

【００７５】図２（ｄ）には以上の工程を経て得られた
アクティブ基板２を示し、走査線１１と信号線１２と絶
縁ゲート型トランジスタ上には黒色顔料が形成されてＢ
Ｍ６０’を構成し、ＢＭ６０’間に透明導電性の絵素電
極２２が自己整合的に形成されているのが分かる。

【００７６】なお、図１では蓄積容量電極６７がゲート
絶縁層３０を介して走査線１１と蓄積容量１５を構成
し、蓄積容量電極６７上の黒色顔料レジストに形成され
た開口部６８を含んで絵素電極２２が形成されている。
蓄積容量電極６７と絵素電極２２との構造的な関係は、
ドレイン電極２１と絵素電極２２との関係と同一である
ので詳細な説明は省略する。

【００７７】（第２の実施形態）チャネル・エッチ型の
絶縁ゲート型トランジスタを有するアクティブ基板に上
述した技術を適用した発明が第２の実施形態である。チ
ャネル・エッチ型の絶縁ゲート型トランジスタにおいて
は、従来例で説明したようにチャネルが露出した状態で
ソース・ドレイン配線が形成される。実験の結果、残念
なことに感光性の透明樹脂は露出したチャネルと安定し
た表面状態を維持することができないことが判明した。
そこで本発明の第２の実施形態においては、実績の高い
ＳｉＮｘ層よりなるパシベーション層を形成した後に本
発明を適用する。その結果を図３に示し、図２（ｄ）に
示した第１の実施形態との差異は、絶縁ゲート型トラン
ジスタ上にパシベーション絶縁層３７が存在するため、
ドレイン電極２１上の開口部６３を除いて黒色顔料レジ
ストパターン間を感光性透明樹脂で埋めた後、黒色顔料
レジストパターン６０’及び感光性透明樹脂６４’をマ
スクとして開口部６３内のＳｉＮｘ層を選択的に除去す
る工程が必要であるが、それ以外の本発明に関わる製造
工程は第１の実施形態と同一である。

【００７８】本発明の基本構成である走査線１１上、信
号線１２上及び絶縁ゲート型トランジスタ上を黒色顔料
で覆い、黒色顔料間を透明樹脂で埋めて表面を平坦化し
たアクティブ基板を用いてＩＰＳ型の液晶パネルを得た
発明が第３及び第４の実施形態であり、絶縁ゲート型ト
ランジスタにエッチ・ストップ型を採用した場合が第３
の実施形態で、チャネル・エッチ型を採用した場合が第
４の実施形態である。

【００７９】（第３の実施形態）第３の実施形態では図
５（ａ）に示したように、図２（ａ）と同様に基板上方
からのマスク露光と基板下方からの裏面露光技術を用い
てドレイン電極２１上の一部を除いて走査線１１、信号
線１２、ドレイン電極２１及び絶縁ゲート型トランジス
タに対応した領域上に選択的に黒色顔料レジスト６０’
を形成し、そして図５（ｂ）に示したように、図２
（ｂ）と同様に基板下方からの裏面露光技術を用いてド
レイン電極２１上の開口部６３を除いて黒色顔料レジス
トパターン６０’間を感光性透明樹脂６４で埋めるまで
は第１の実施形態と同一の工程を経て、引き続き図５
（ｃ）に示したように全面に導電性金属薄膜７０を被着
する。導電性薄膜７０としては陽極酸化により絶縁層を
形成可能なＡＬ，Ｔａ，Ｔｉ等が選ばれる。その後、ド
レイン電極２１上の開口部６３を含んで絵素電極４１
と、絵素電極４１とは所定の距離を隔てた対向電極４０
を選択的に形成する。さらに対向電極４０は全て繋がっ
たパターンであるので、ガラス基板２の周辺で対向電極
４０に繋がった接続パターンにクリップ等で直流電源よ
り＋（プラス）の電位を与えながら化成液中での陽極酸
化により図５（ｄ）に示したように対向電極表面に絶縁
層７１を形成してアクティブ基板として完成する。この
絶縁層７１は液晶セル１７中に発生する微小ではあるが
直流電流による液晶の加水分解による劣化を防止するた
めのものである。

【００８０】なお、単位絵素の平面図である図４ではド
レイン電極２１がゲート絶縁層３０を介して蓄積容量線
１６と蓄積容量１５を構成し、ドレイン電極２１上の黒
色顔料レジストに形成された開口部６３を含んで絵素電
極４１が形成されている。共通容量線１６も走査線１１
と同様に不透明であり、共通容量線１６上にも走査線１
１と同様に黒色顔料が形成され、ＢＭに準じた機能が付
与されることは言うまでもない。

【００８１】（第４の実施形態）チャネル・エッチ型の
絶縁ゲート型トランジスタを有するアクティブ基板に上
述した技術を適用した発明が第４の実施形態である。

【００８２】その結果を図６に示し、図５（ｄ）に示し
た第３の実施形態との差異は、第２の実施形態と同様に
ドレイン電極２１上の開口部６３を除いて黒色顔料レジ
ストパターン間を感光性透明樹脂で埋た後、黒色顔料レ
ジストパターン６０’及び感光性透明樹脂６４をマスク
として開口部６３内のパシベーション絶縁層であるＳｉ
Ｎｘ層３７を選択的に除去する工程が必要であるが、そ
れ以外の本発明に関わる製造工程は第３の実施形態と同
一である。

【００８３】（第５の実施形態）本発明の第５の実施形
態では、黒色顔料レジストを用いてソース・ドレイン配
線を形成し、そのまま残すことにより第３の実施形態と
ほぼ同等の効果が得られる液晶パネルを提供するもので
ある。

【００８４】第５の実施形態では上述したようにエッチ
・ストップ型の絶縁ゲート型トランジスタの作製に当た
り、黒色顔料レジスト８０を用いて図８（ａ）に示した
ようにソース・ドレイン配線の選択的形成を行う。そし
て通常の感光性樹脂８１と適当な食刻手段を用いてドレ
イン電極２１上の黒色顔料レジスト８０’に開口部８２
を形成し、ドレイン電極２１の一部を露出する。この
時、図示はしないが画像表示部外の領域で信号線の端子
電極５及び走査線の端子電極６上の黒色顔料レジストに
も開口部を形成して端子電極５及び端子電極６の大部分
を露出しておく必要がある。

【００８５】引き続き図８（ｂ）に示したように裏面露
光技術を用いてネガ型の透明性の感光樹脂で黒色顔料レ
ジストパターン間を埋めて平坦化するのであるが、必要
な部位、例えばソース・ドレイン配線１２，２１間及び
走査線１１には上方よりフォトマスク６１を用いた通常
の露光を併用して透明樹脂６４を残すことが第１〜第４
の実施形態との大きな差異である。

【００８６】その後は第３の実施形態と同様に図８
（ｃ）に示したように陽極酸化により絶縁層を形成可能
なＡＬ，Ｔａ，Ｔｉ等の導電性金属薄膜７０を全面に被
着する。そしてドレイン電極２１上の開口部８２を含ん
で絵素電極４１と、絵素電極とは所定の距離を隔てた対
向電極４０を選択的に形成し、さらに陽極酸化により図
８（ｄ）に示したように対向電極４０の表面に絶縁層７
１を形成してアクティブ基板として完成する。

【００８７】絶縁ゲート型トランジスタのチャネル上は
透明樹脂６４’であるので、絵素電極４１と対向電極４
０の形成に当たり、何れかの電極をチャネル上にまで拡
張し光シールド機能を付与する必要があり、図８（ｄ）
では絵素電極４１をチャネル上にまで拡張して形成して
いる。この点も第１〜第４の実施形態との大きな差異で
ある。

【００８８】ところで、本発明の特徴は、光に対して不
透明な材質で構成される走査線、信号線及び絶縁ゲート
型トランジスタ等上に黒色顔料を自己整合的に形成して
ＢＭを構成し、かつＢＭ間を透明樹脂で埋めてアクティ
ブ基板の表面を平坦化した点にある。

【００８９】したがって絶縁ゲート型トランジスタがエ
ッチ・ストップ型とチャネル・エッチ型とで構造的な差
異はあるものの、それ以外に関しては走査線、信号線及
びゲート絶縁層等の材質や膜厚等が異なった画像表示装
置用半導体装置も本発明の範疇に属することは自明であ
り、絶縁ゲート型トランジスタの半導体層も非晶質シリ
コンに限定されるものでないことも明らかである。

【００９０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に記載の液晶
画像表示装置によれば走査線上、信号線上及び絶縁ゲー
ト型トランジスタ上に自己整合的に黒色顔料レジストを
形成することができて高精度のＢＭが得られる。絶縁ゲ
ート型トランジ上の黒色顔料レジストは光シールドとし
て機能し、さらにＢＭ間は透明樹脂で平坦化され、かつ
透明樹脂と自己整合的に透明導電性の絵素電極が形成さ
れている。あるいは対向電極がＢＭ上に形成されてい
る。

【００９１】これらの構造的な特徴により、配向処理が
容易となるだけでなく、開口率が高く、かつカラーフィ
ルタとの貼り合わせ精度も緩くて良くなる結果、液晶パ
ネルの明るさが大幅に向上する効果が得られる。

【００９２】さらに、第５の実施形態ではアクティブ基
板の製造工程も簡略化され、歩留と生産性が向上する結
果、製造コストも下がる副次的な効果も発生する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の平面図

【図２】本発明の第１の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の製造工程断面図

【図３】本発明の第２の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の断面図

【図４】本発明の第３の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の平面図

【図５】本発明の第３の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の製造工程断面図

【図６】本発明の第４の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の断面図

【図７】本発明の第５の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の平面図

【図８】本発明の第５の実施形態にかかる画像表示装置
用半導体装置の製造工程断面図

【図９】液晶パネルの実装状態を示す斜視図

【図１０】液晶パネルの等価回路図

【図１１】従来の液晶パネルの断面図

【図１２】従来例のアクティブ基板の平面図

【図１３】従来例のアクティブ基板の製造工程断面図

【図１４】ＩＰＳ方式の液晶パネルの断面図

【図１５】ＩＰＳ方式のアクティブ基板の平面図

【図１６】ＩＰＳ方式のアクティブ基板の製造工程断面
図

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ アクティブ基板（ガラス基板） ３ 半導体集積回路チップ ４ ＴＣＰフィルム ５，６ 端子電極 ９ カラーフィルタ（対向するガラス基板） １０ 絶縁ゲート型トランジスタ １１ 走査線（ゲート） １２ 信号線（ソース配線、ソース電極） １７ 液晶 １９ 偏光板 ２０ 配向膜 ２１ ドレイン電極 ２２ （透明）絵素電極 ２４ ブラックマトリクス（ＢＭ） ３０ ゲート絶縁層（第１のＳｉＮｘ層） ３１ 不純物を含まない（第１の）非晶質シリコン層 ３２ エッチング・ストッパ）層（第２のＳｉＮｘ層） ３３ 不純物を含む（第２の）非晶質シリコン層 ３４ 耐熱バリア金属層（Ｔｉ） ３５ 低抵抗配線層（ＡＬ） ３７ パシベーション絶縁層 ３８ 絵素電極上のパシベーション絶縁層に形成された
開口部 ４０ （ＩＰＳ液晶パネルの）対向電極 ４１（21） （ＩＰＳ液晶パネルの）絵素電極 ６０ 感光性黒色顔料 ６１ フォトマスク ６２ 紫外線 ６３，８２ ドレイン電極上の開口部 ６４ 感光性透明樹脂 ６５ 透明導電層 ６６ ネガ型の感光性樹脂 ７０ （陽極酸化可能な）導電層 ７１ （陽極酸化による）絶縁層 ８０ （黒色顔料の）ソース・ドレイン配線パターン ８１ 感光性樹脂パターン（ドレイン電極上の開口部に
対応）

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一主面上に走査線と信号線とがマトリクス
   状に形成され、前記走査線に接続されたゲート電極、前
   記信号線に接続されたソース電極、絵素電極に接続され
   たドレイン電極を備えた絶縁ゲート型トランジスタがマ
   トリクス状に配列されている第１の透明性絶縁基板と、前記第１の透明性絶縁基板に対向している第２の透明性
   絶縁基板と、 前記第１の透明性絶縁基板または前記第２の透明性絶縁
   基板のいずれか一方に設けられている対向電極と、 前記走査線、前記信号線、および前記絶縁ゲート型トラ
   ンジスタに対して 自己整合的に形成されている黒色顔料
   レジストと、 前記絶縁ゲート型トランジスタに対して自己整合的に形
   成されている２つの隣接する黒色顔料レジストの間に挟
   まれていると共に、前記第１の透明性絶縁基板と前記絵
   素電極との間に挟まれている 透明性樹脂と、前記第１の透明性絶縁基板と前記第２の透明性絶縁基板
   との間に充填された液晶と を備え、前記透明性樹脂が、１つの前記絶縁ゲート型トランジス
   タが有するソース電極とドレイン電極との間にも挟まれ
   ていると共に、前記絵素電極または前記対向電極が前記
   ソース電極と前記ドレイン電極との間に挟まれている透
   明性樹脂上にまで拡張されて光シールド機能を付与して
   いる、画像表示装置 。
2. 【請求項２】透明性絶縁基板の一主面上に１層以上の第
   １の金属層よりなる走査線と、チャネル上に保護絶縁層
   を有する絶縁ゲート型トランジスタと、１層以上の第２
   の金属層よりなる信号線とをマトリクス状に形成する工
   程と、感 光性黒色顔料を塗布しマスク露光および裏面露光によ
   り走査線上と信号線上と絶縁ゲート型トランジスタ上と
   に感光性黒色顔料層を選択的かつ自己整合的に形成する
   と共に前記絶縁ゲート型トランジスタのドレイン電極上
   に開口部を設け、前記絶縁ゲート型トランジスタのソー
   ス電極とドレイン電極との間には凹部を 設ける工程と、前記絶縁ゲート型トランジスタに対して自己整合的に形
   成されている２つの隣接する前記 感光性黒色顔料層間を
   透明性樹脂で埋めると共に、前記凹部も透明性樹脂で埋
   める工程と、前記透明性樹脂、前記感光性黒色材料層、および前記開
   口部内の前記ドレイン電極上に絵素電極を形成し、前記
   絵素電極によって前記ソース電極と前記ドレイン電極と
   の間にも挟まれている透明性樹脂上に光シールド機能が
   付与される工程と からなる画像表示装置の製造方法。