JP4935410B2

JP4935410B2 - カラーフィルタ基板の製造方法及び電気光学装置の製造方法。

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Publication number: JP4935410B2
Application number: JP2007040424A
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Inventors: 泰川上
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Priority date: 2007-02-21
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2012-05-23
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Description

本発明は、カラーフィルタ基板の製造方法、この方法により製造したカラーフィルタ基板、このカラーフィルタ基板を備えた電気光学装置、およびこの電気光学装置を用いた投射型表示装置に関するものである。

液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などの電気光学装置のうち、液晶装置では、複数の画素の各々に画素スイッチング素子および画素電極を備えた素子基板と、この素子基板に対向配置された対向基板とを備えており、対向基板と素子基板との間に液晶が保持されている。また、液晶装置によってカラー画像を表示する場合、対向基板は、各色のカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板として構成される。

また、有機エレトロルミネッセンス装置においてカラー画像を表示する場合、素子基板のいずれの画素にも白色の有機エレトロルミネッセンスを形成するとともに、各画素にカラーフィルタを形成することもある。

上記いずれの場合でも、従来は、カラーフィルタ材料を塗布した後、それをフォトリソグラフィ技術やエッチング技術を用いてパターニングする工程を繰り返すことにより、基板上に各色のカラーフィルタを形成する（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２５５４０９号公報

しかしながら、従来のカラーフィルタの製造方法では、各色のカラーフィルタを形成するたびに、カラーフィルタ材の形成およびフォトリソグラフィ技術によるパターニングを行なうため、カラーフィルタの厚さ精度が低いという問題点がある。

また、従来の方法では、カラーフィルタの形成位置がずれると、カラーフィルタを形成した後の表面に凹凸が発生するため、かかる凹凸を有するカラーフィルタの上層側に画素電極や画素スイッチング素子を形成することは不可能である。従って、従来は、液晶装置を構成する際、カラーフィルタを対向基板の側に形成せざるを得ず、素子基板と対向基板とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタと画素電極とがずれやすい。それ故、従来のカラーフィルタの形成方法では、例えば、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応できないという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、高い厚さ精度をもってカラーフィルタを平坦に形成可能なカラーフィルタ基板の製造方法、この方法により製造したカラーフィルタ基板、このカラーフィルタ基板を備えた電気光学装置、およびこの電気光学装置を用いた投射型表示装置を提供することにある。

また、本発明の課題は、画素電極とともにカラーフィルタを素子基板の側に形成可能なカラーフィルタ基板の製造方法、カラーフィルタ基板、電気光学装置および投射型表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、基板上に各色のカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板の製造方法において、前記基板上に形成した隔壁形成層に対して、カラーフィルタを形成すべき領域に開口部を有するレジストマスクを形成した状態で、前記隔壁形成層をエッチングすることにより凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部内を埋めるように所定色のカラーフィルタ材を前記基板上に配置するカラーフィルタ材配置工程と、前記隔壁形成層の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって前記凹部の外側にある前記カラーフィルタ材を除去する化学機械研磨工程と、を行なうことにより、前記凹部内に所定色のカラーフィルタを形成するとともに、前記凹部形成工程、前記カラーフィルタ材配置工程および前記化学機械研磨工程を複数回繰り返し、前記基板上に各色のカラーフィルタを配置することを特徴とする。

本発明では、隔壁形成層に形成した凹部内を埋めるようにカラーフィルタ材を基板上に配置した後、隔壁形成層の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって凹部内にカラーフィルタ材を残すことによりカラーフィルタを形成する。このため、カラーフィルタの厚さは、隔壁形成層に形成した凹部の深さ（隔壁形成層の厚さ）に規定されるので、高い厚さ精度をもってカラーフィルタを形成することができる。また、カラーフィルタ材を形成した後、化学機械研磨を行なうため、表面が平坦である。従って、カラーフィルタの上層側に画素電極を形成することができるので、画素電極とともにカラーフィルタを素子基板の側に形成することができる。それ故、素子基板と対向基板とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタと画素電極とがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。

本発明において、前記カラーフィルタ材配置工程では、前記カラーフィルタ材を前記基板の略全面に形成してもよい。
本発明において、前記凹部形成工程は、前記隔壁形成層の上層のカラーフィルタを形成すべき領域に開口部を有するレジストマスクを形成した状態で、前記隔壁形成層をエッチングすることを特徴とする。

また、本発明の別の形態では、基板上に各色のカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板の製造方法において、前記基板上に、前記カラーフィルタを形成すべき領域を区画する隔壁を形成する隔壁形成工程と、前記隔壁で区画された領域を各々埋めるように各色のカラーフィルタ材を順次配置するカラーフィルタ材配置工程と、前記隔壁の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって当該隔壁の上面に被さる前記カラーフィルタ材を除去する化学機械研磨工程と、を行なうことを特徴とする。

本発明では、隔壁で区画された領域内を埋めるようにカラーフィルタ材を基板上に配置した後、隔壁の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって隔壁で区画された領域内にカラーフィルタ材を残すことによりカラーフィルタを形成する。このため、カラーフィルタの厚さは、隔壁で区画された領域の深さ（隔壁の高さ）に規定されるので、高い厚さ精度をもってカラーフィルタを形成することができる。また、カラーフィルタ材を形成した後、化学機械研磨を行なうため、表面が平坦である。従って、カラーフィルタの上層側に画素電極や画素スイッチング素子を形成することができるので、画素電極とともにカラーフィルタを素子基板の側に形成することができる。それ故、素子基板と対向基板とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタと画素電極とがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。
本発明において、前記カラーフィルタ材料配置工程は、前記カラーフィルタ材を液滴吐出放で選択的に配置することを特徴とする。

本発明を適用したカラーフィルタ基板は以下の構成を有することになる。すなわち、基板上に複数色の各々に対応する各色のカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板であって、前記カラーフィルタの周りを囲むように隔壁が形成され、前記カラーフィルタは、前記隔壁により区画された領域内に配置され、前記カラーフィルタの上面は、前記隔壁の上面と同一の高さ位置にある。

本発明を適用したカラーフィルタ基板は、液晶装置や有機エレクトロルミネッセンス装置などの電気光学装置に用いることができ、この場合、前記カラーフィルタの形成領域に各々対応して複数の画素が構成されていることになる。

本発明を適用したカラーフィルタ基板を液晶装置に適用した場合、液晶装置は、前記複数の画素の各々に画素スイッチング素子および画素電極を備えた素子基板と、該素子基板に対向配置された対向基板と、該対向基板と前記素子基板との間に保持された液晶とを備え、前記素子基板および対向基板のうちの少なくとも一方が前記カラーフィルタ基板により構成されていることになる。

ここで、前記素子基板および対向基板のうち、前記素子基板が前記カラーフィルタ基板により構成されていることが好ましい。このように構成すると、画素電極とともにカラーフィルタを素子基板の側に形成することになるので、素子基板と対向基板とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタと画素電極とがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。

本発明に係る電気光学装置は、投射型表示装置に適用してもよい。この場合、投射型表示装置は、電気光学装置に向けて光を照射する光源と、前記電気光学装置から出射された光を被投射面に投射する投射光学系と、を有している。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明で参照する図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。

［実施の形態１］
図１を参照して、本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ基板の製造方法を説明しながら、本形態のカラーフィルタ基板の構成を説明する。図１（ａ）〜（ｌ）は、本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図である。

本形態では、まず、図１（ａ）に示すように、基板１０ｘ上にシリコン酸化膜などからなる隔壁形成層４０を形成する。

次に、凹部形成工程では、隔壁形成層４０の上層に赤色のカラーフィルタを形成すべき領域に開口部４５１を備えたレジストマスク４５を形成した状態で、隔壁形成層４０をエッチングし、図１（ｂ）に示すように、隔壁形成層４０に対して、赤色のカラーフィルタを形成すべき領域に凹部４１を形成する。

次に、カラーフィルタ材配置工程では、図１（ｃ）に示すように、スピンコート法などにより、凹部４１内を埋めるように赤色のカラーフィルタ材４ｒを基板１０ｘ上に配置する。本形態では、カラーフィルタ材４ｒを基板１０ｘの略全面に形成した後、硬化させる。カラーフィルタ材は、例えば、アクリル樹脂などの有機材料と、顔料などの着色剤とからなる。

次に、化学機械研磨工程では、図１（ｄ）に示すように、隔壁形成層４０の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって凹部４１の外側にある赤色のカラーフィルタ材４ｒを除去する。その結果、凹部４１内のみに赤色のカラーフィルタ材４ｒが残り、赤色のカラーフィルタ４Ｒが形成される。このような化学機械研磨では、研磨液に含まれる化学成分の作用と、研磨剤と基板１０xとの相対移動によって、高速で平滑な研磨面を得ることができる。より具体的には、研磨装置において、不織布、発泡ポリウレタン、多孔質フッ素樹脂などからなる研磨布（パッド）を貼り付けた定盤と、基板１０ｘを保持するホルダとを相対回転させながら、研磨を行なう。その際、例えば、平均粒径が０．０１〜２０μｍの酸化セリウム粒子、分散剤としてのアクリル酸エステル誘導体、および水を含む研磨剤を研磨布と基板１０ｘとの間に供給する。なお、本形態では、隔壁形成層４０の上面が露出するまで研磨を行なった際、隔壁形成層４０の上面もわずかに研磨される。

以降、凹部形成工程、カラーフィルタ材配置工程および化学機械研磨工程を複数回繰り返し、基板１０ｘ上に各色のカラーフィルタを順次形成していく。

例えば、次に緑色のカラーフィルタを形成する場合には、図１（ｅ）に示すように、凹部形成工程において、隔壁形成層４０の上層に緑色のカラーフィルタを形成すべき領域に開口部４６１を備えたレジストマスク４６を形成した状態で、隔壁形成層４０をエッチングし、図１（ｆ）に示すように、隔壁形成層４０に対して、緑色のカラーフィルタを形成すべき領域に凹部４２を形成する。次に、カラーフィルタ材配置工程では、図１（ｇ）に示すように、スピンコート法などにより、凹部４２内を埋めるように緑色のカラーフィルタ材４ｇを基板１０ｘ上に配置する。本形態では、カラーフィルタ材４ｇを基板１０ｘの略全面に形成した後、硬化させる。次に、化学機械研磨工程では、図１（ｈ）に示すように、隔壁形成層４０の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって凹部４２の外側にある緑色のカラーフィルタ材４ｇを除去する。その結果、凹部４２内のみに緑色のカラーフィルタ材４ｇが残り、緑色のカラーフィルタ４Ｇが形成される。

次に青色のカラーフィルタを形成する場合には、図１（ｉ）に示すように、凹部形成工程において、隔壁形成層４０の上層に青色のカラーフィルタを形成すべき領域に開口部４７１を備えたレジストマスク４７を形成した状態で、隔壁形成層４０をエッチングし、図１（ｊ）に示すように、隔壁形成層４０に対して、青色のカラーフィルタを形成すべき領域に凹部４３を形成する。次に、カラーフィルタ材配置工程では、図１（ｋ）に示すように、スピンコート法などにより、凹部４３内を埋めるように青色のカラーフィルタ材４ｂを基板１０ｘ上に配置する。本形態では、カラーフィルタ材４ｂを基板１０ｘの略全面に形成した後、硬化させる。次に、化学機械研磨工程では、図１（ｌ）に示すように、隔壁形成層４０の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって凹部４３の外側にある青色のカラーフィルタ材４ｂを除去する。その結果、凹部４３内のみに青色のカラーフィルタ材４ｂが残り、青色のカラーフィルタ４Ｂが形成される。

このようにして、赤色、緑色、青色のカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを備えたカラーフィルタ基板７０が製造される。ここで、本形態のカラーフィルタ基板７０では、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの周りを囲むように隔壁４０ａが形成されているとともに、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂは、隔壁４０ａにより区画された領域内（凹部４１、４２、４３内）に配置され、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上面は、隔壁４０ａの上面と同一の高さ位置にある。このため、カラーフィルタ基板７０において、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上面と隔壁４０ａの上面とは同一平面にあり、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが形成されている側の面は、分厚い樹脂膜からなる有機平坦化膜を形成しなくても平坦である。

以上説明したように、本形態では、隔壁形成層４０に形成した凹部４１、４２、４３内を埋めるようにカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを基板１０ｘ上に配置した後、隔壁形成層４０の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって凹部４１、４２、４３内にカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを残すことによりカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成する。このため、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの厚さは、隔壁形成層４０に形成した凹部４１、４２、４３の深さ（隔壁４０ａにより区画された領域の深さ／隔壁形成層４０の厚さ／隔壁４０ａの高さ）に規定されるので、高い厚さ精度をもってカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成することができる。

また、カラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを形成した後、化学機械研磨を行なうため、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した面が平坦である。従って、後述するように、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上層側に画素電極を形成することができるので、画素電極とともにカラーフィルタを素子基板の側に形成することができる。それ故、素子基板と対向基板とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタと画素電極とがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。

［実施の形態２］
図２を参照して、本発明の実施の形態２に係るカラーフィルタ基板の製造方法を説明しながら、本形態のカラーフィルタ基板の構成を説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態２に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図である。

本形態では、まず、隔壁形成工程では、図２（ａ）に示すように、基板１０ｘ上にシリコン酸化膜などからなる隔壁形成層４０を形成した後、カラーフィルタを形成すべき領域に開口部４８１、４８２、４８３を備えたレジストマスク４８を形成する。次に、隔壁形成層４０をエッチングし、図２（ｂ）に示すように、隔壁形成層４０に対して、カラーフィルタを形成すべき領域に凹部４１、４２、４３を形成する。このようにして、基板１０ｘ上にカラーフィルタを形成すべき領域を区画する隔壁４０ａａを形成する。

次に、カラーフィルタ材配置工程では、図２（ｂ）に示すように、隔壁４０ａで区画された領域（凹部４１、４２、４３）を各々埋めるように各色のカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを順次配置する。このようにカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを配置する方法としては、いわゆるインクジェット法と称せられる液滴吐出法で材料を吐出した後、硬化させることが好ましい。ここで、カラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂの配置領域については、図２（ｂ）に示すように、カラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂが各々重なることなく配置されている構成の他、カラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂが部分的に重なっている構成などを採用してもよく、いずれの場合も、凹部４１、４２、４３内に所定のカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂが充填されていればよい。カラーフィルタ材は、例えば、アクリル樹脂などの有機材料と、顔料などの着色剤とからなる。

次に、化学機械研磨工程では、隔壁４０ａの上面が露出するまで化学機械研磨を行ない、隔壁４０ａの上面を覆うカラーフィルタ材４ｒ、４ｇ、４ｂを除去する。

［電気光学装置への適用］
上記実施の形態１、２に係るカラーフィルタ基板７０は、例えば、以下に説明する液晶装置（電気光学装置）の素子基板あるいは対向基板として用いることができる。以下、電気光学装置として、ＴＦＴアクティブマトリクス駆動形式の液晶装置に本発明を適用した例を説明する。

［液晶装置への適用例１］
（全体構成）
図３は、本発明を適用した液晶装置（電気光学装置）の電気的構成を示すブロック図である。図３に示すように、電気光学装置１００は、概ね、液晶パネル１００ｐ、画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３および電源回路２０１によって構成されており、画像処理回路２０２、タイミング発生回路２０３および電源回路２０１は、液晶パネル１００ｐに接続されたフレキシブル基板（図示せず）に実装されたＩＣなどにより構成されている。タイミング発生回路２０３では、液晶パネル１００ｐの各画素１００ａを駆動するためのドットクロックが生成され、このドットクロックに基づいて、クロック信号ＶＣＫ、ＨＣＫ、反転クロック信号ＶＣＫＢ、ＨＣＫＢ、転送開始パルスＨＳＰ、ＶＳＰが生成される。画像処理回路２０２は、外部から入力画像データが入力されると、この入力画像データに基づいて画像信号を生成し、液晶パネル１００ｐに供給する。電源回路２０１は、複数の電源ＶＤＤ、ＶＳＳ、ＶＨＨ、ＶＬＬを生成して液晶パネル１００ｐに供給する。

液晶パネル１００ｐは、その中央領域に複数の画素１００ａがマトリクス状に配列された画素領域１０ｂを備えている。かかる液晶パネル１００ｐにおいて、後述する素子基板１０には、画素領域１０ｂの内側で複数本のデータ線６ａおよび複数本の走査線３ａが縦横に延びており、それらの交点に対応する位置に画素１００ａが構成されている。複数の画素１００ａの各々には、画素スイッチング素子としてのＭＯＳ型の電界効果型トランジスタ３０および画素電極９ａが形成されている。電界効果型トランジスタ３０のソースにはデータ線６ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のゲートには走査線３ａが電気的に接続され、電界効果型トランジスタ３０のドレインには画素電極９ａが電気的に接続されている。

素子基板１０において、画素領域１０ｂの外側領域には走査線駆動回路１０４およびデータ線駆動回路１０１が構成されている。データ線駆動回路１０１は各データ線６ａの一端に電気的に接続しており、画像処理回路２０２から供給される画像信号を各データ線６ａに順次供給する。走査線駆動回路１０４は、各走査線３ａに電気的に接続しており、走査信号を各走査線３ａに順次供給する。

各画素１００ａにおいて、画素電極９ａは、後述する対向基板に形成された共通電極と液晶を介して対向し、液晶容量５０ａを構成している。また、各画素１００ａには、液晶容量５０ａで保持される画像信号がリークするのを防ぐために、液晶容量５０ａと並列に保持容量６０が付加されている。本形態では、保持容量６０を構成するために、走査線３ａと並列するように容量線３ｂが形成されており、かかる容量線３ｂは共通電位線ＣＯＭに接続され、所定の電位に保持されている。なお、保持容量６０は前段の走査線３ａとの間に形成される場合もある。

（液晶パネルおよび素子基板の構成）
図４（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐを各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。なお、図４（ｂ）には、配向膜などの図示を省略してある。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電気光学装置１００の液晶パネル１００ｐでは、所定の隙間を介して素子基板１０と対向基板２０とが所定の隙間を介してシール材１０７によって貼り合わされており、シール材１０７は対向基板２０の縁に沿うように配置されている。シール材１０７は、光硬化樹脂や熱硬化性樹脂などからなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー、あるいはガラスビーズ等のギャップ材が配合されている。本形態の電気光学装置１００は、透過型の液晶装置であり、素子基板１０および対向基板２０の基材としては透光性基板１０ｄ、２０ｄが用いられている。

素子基板１０において、シール材１０７の外側領域では、素子基板１０の一辺に沿ってデータ線駆動回路１０１および複数の端子１０２が形成されており、この一辺に隣接する一辺に沿って走査線駆動回路１０４が形成されている。また、対向基板２０のコーナー部の少なくとも１箇所においては、素子基板１０と対向基板２０との間で電気的導通をとるための上下導通材１０９が形成されている。

詳しくは後述するが、素子基板１０には、画素電極９ａおよび電界効果型トランジスタ３０がマトリクス状に形成されている。これに対して、対向基板２０には、シール材１０７の内側領域に遮光性材料からなる額縁１０８が形成され、その内側が画像表示領域１０ａとされている。また、対向基板２０では、素子基板１０の画素電極９ａの縦横の境界領域と対向する領域にブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３が形成され、その上層側には、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜からなる対向電極２１が形成されている。なお、画素領域１０ｂには、額縁１０８と重なる領域にダミーの画素が構成される場合があり、この場合、画素領域１０ｂのうち、ダミー画素を除いた領域が画像表示領域１０ａとして利用されることになる。

このように形成した電気光学装置１００は、後述するモバイルコンピュータ、携帯電話機、液晶テレビなどといった電子機器のカラー表示装置として用いることができ、対向基板２０および素子基板１０の光入射側の面あるいは光出射側には、使用する液晶５０の種類、すなわち、ＴＮ（ツイステッドネマティック）モード、ＳＴＮ（スーパーＴＮ）モード等々の動作モードや、ノーマリホワイトモード／ノーマリブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の向きに配置される。また、電気光学装置１００は、後述する単板式の投射型表示装置（液晶プロジェクタ）に用いられることもある。この場合、光入射側とされる対向基板２０に対して、各画素に対応するようにマイクロレンズを形成すれば、入射光の画素電極９ａに対する集光効率を高めることができるので、明るい表示を行うことができる。

これらいずれの場合においても、本形態では、実施の形態１、２を参照して説明したカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが素子基板１０に形成され、素子基板１０はカラーフィルタ基板７０として構成される。

（各画素の構成）
図５（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置１００に用いた素子基板１０において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置１００を切断したときの断面図である。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、素子基板１０には、ガラスなどからなる透明基板１０ｄの表面にシリコン酸化膜などからなる下地絶縁層１２が形成されているとともに、その表面側において、画素電極９ａに隣接する位置にＮチャネル型の電界効果型トランジスタ３０が形成されている。電界効果型トランジスタ３０は、島状の半導体層１ａに対して、チャネル形成領域１ｇ、低濃度ソース領域１ｂ、高濃度ソース領域１ｄ、低濃度ドレイン領域１ｃ、および高濃度ドレイン領域１ｅが形成されたＬＤＤ構造を備えている。低濃度ソース領域１ｂおよび低濃度ドレイン領域１ｃは、走査線３ａをマスクとして、例えば、約０．１×１０¹³／ｃｍ²〜約１０×１０¹³／ｃｍ²のドーズ量で低濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域であり、高濃度ソース領域１ｄおよび高濃度ドレイン領域１ｅは、レジストマスクを用いて、約０．１×１０¹⁵／ｃｍ²〜約１０×１０¹⁵／ｃｍ²のドーズ量で高濃度Ｎ型の不純物イオン（リンイオン）を導入することにより形成された半導体領域である。

半導体層１ａの表面側にはゲート絶縁層２ｙが形成されている。本形態において、半導体層１ａは単結晶シリコンであり、この場合、透光性基板１０ｄは石英基板からなり、ゲート絶縁層２ｙは、半導体層１ａに対して約８５０〜１３００℃の温度で熱酸化を行なうことにより形成された熱酸化膜として構成される。このような単結晶シリコンからなる半導体層１ａは、石英基板と単結晶シリコン基板とをシリコン酸化膜を介して貼り合わせたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いることにより実現できる。また、半導体層１ａとしては、低温プロセスで形成したアモルファスシリコン膜をレーザアニールにより多結晶化したポリシリコン膜を用いることもでき、この場合、透光性基板１０ｄはガラス基板を用いることができ、ゲート絶縁層２ｙは、ＣＶＤ法などにより形成したシリコン酸化膜やシリコン窒化膜などを用いる。

電界効果型トランジスタ３０の上層側には、層間絶縁膜７、８が形成されている。層間絶縁膜７の表面にはデータ線６ａが形成され、このデータ線６ａは、層間絶縁膜７に形成されたコンタクトホール７ａを介して高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している。層間絶縁膜８の表面にはＩＴＯ膜からなる画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、層間絶縁膜７、８およびゲート絶縁層２ｙに形成されたコンタクトホール８ａを介して高濃度ドレイン領域１eに電気的に接続している。なお、層間絶縁膜７の表面にドレイン電極を形成し、このドレイン電極を介して、画素電極９ａが高濃度ソース領域１ｄに電気的に接続している構造を採用することもある。

画素電極９ａの表面側にはポリイミド膜からなる配向膜１６が形成されている。また、高濃度ドレイン領域１ｅからの延設部分１ｆ（下電極）に対しては、ゲート絶縁層２ｙと同時形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向することにより、保持容量６０が構成されている。

このように構成した素子基板１０と対向基板２０とは、画素電極９ａと対向電極２１とが対面するように配置され、かつ、これらの基板間には、前記のシール材１０７（図４（ａ）、（ｂ）参照）により囲まれた空間内に電気光学物質としての液晶５０が封入されている。液晶５０は、画素電極９ａからの電界が印加されていない状態で配向膜１６、２２により所定の配向状態をとる。液晶５０は、例えば一種または数種のネマティック液晶を混合したものなどからなる。

（カラーフィルタの構成）
本形態の電気光学装置１００において、素子基板１０をカラーフィルタ基板７０として構成するには、層間絶縁膜８を形成した後、実施の形態１、２で説明した方法で、層間絶縁膜８の表面上に、シリコン酸化膜などからなる隔壁４０ａおよびカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した後、画素電極９ａを積層した構造とする。なお、隔壁４０ａおよびカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの表面上にシリコン酸化膜からなる保護膜４４を形成した後、画素電極９ａを積層した構造を採用してもよい。このような構成を採用した場合、コンタクトホール８ａは、隔壁４０ａ、層間絶縁膜７、８およびゲート絶縁層２ｙを貫通した構造、あるいは隔壁４０ａ、保護膜４４、層間絶縁膜７、８およびゲート絶縁層２ｙを貫通した構造に形成される。

このように構成した電気光学装置１００では、実施の形態１、２で説明したように、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの厚さ精度が高い。また、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した面が化学機械研磨により平坦化されているので、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上層側に画素電極９ａを形成することができる。それ故、画素電極９ａとともにカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを素子基板１０の側に形成することができるので、素子基板１０と対向基板２０とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと画素電極９ａとがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。

［液晶装置への適用例２］
図６は、本発明を適用した別の液晶装置（電気光学装置）の画素１つ分の断面図であり、図５（ｂ）に対応する。なお、本例の基本的な構成は、図３〜図５を参照して説明した電気光学装置と共通するため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図６に示すように、本形態の電気光学装置１００において、半導体層１ａは、基板温度が１５０〜４５０℃の温度条件下で、透光性基板１０ｄにアモルファスシリコン膜からなる半導体膜をプラズマＣＶＤ法により、例えば、４０〜５０ｎｍの厚さに形成した後、レーザアニール法などにより、多結晶化したポリシリコン膜である。透光性基板１０ｄはガラス基板であり、ゲート絶縁層２ｙは、ＣＶＤ法などにより形成したシリコン酸化膜やシリコン窒化膜である。このため、比較的低い温度で各工程を行なうことができる。

そこで、本形態の電気光学装置１００において、素子基板１０をカラーフィルタ基板７０として構成するにあたって、実施の形態１、２で説明した方法で、透光性基板１０ｄの表面上に、シリコン酸化膜などからなる隔壁４０ａおよびカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した後、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜からなる下地絶縁層１２を積層してある。

このように構成した電気光学装置１００では、実施の形態１、２で説明したように、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの厚さ精度が高い。また、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した面が化学機械研磨により平坦化されているので、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上層側に画素電極９ａおよび電界効果型トランジスタ３０を形成することができる。それ故、画素電極９ａとともにカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを素子基板１０の側に形成することができるので、素子基板１０と対向基板２０とのアライメント精度の影響により、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂと画素電極９ａとがずれることがなく、画素ピッチが数μｍという超微細画素に対応することができる。なお、本形態では、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが最下層に形成されているが、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した以降も、比較的低い温度で各工程が行なわれるので、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂが変質、劣化するおそれはない。

［液晶装置への適用例３］
図７（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したさらに別の液晶装置（電気光学装置）の断面図、および画素１つ分の断面図であり、図７（ａ）は図４（ｂ）に対応し、図７（ｂ）は図５（ｂ）に対応する。なお、本例の基本的な構成は、図３〜図５を参照して説明した電気光学装置と共通するため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の電気光学装置１００においては、対向基板２０をカラーフィルタ基板７０として構成してある。すなわち、対向基板２０では、実施の形態１、２で説明した方法で、ブラックマトリクス、あるいはブラックストライプなどと称せられる遮光膜２３の上層側にシリコン酸化膜などからなる隔壁４０ａおよびカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した後、対向電極２１を積層してある。なお、隔壁４０ａおよびカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの表面上にシリコン酸化膜からなる保護膜２４を形成した後、対向電極２１を積層した構造を採用してもよい。

このように構成した電気光学装置１００では、実施の形態１、２で説明したように、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの厚さ精度が高い。また、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成した面が化学機械研磨により平坦化されているので、分厚い樹脂膜からなる平坦化膜を形成しなくても、カラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂの上層側に対向電極２１を形成することができる。

［その他の実施の形態］
上記形態では、本発明を透過型の液晶装置に適用した例であったが、反射型あるいは半透過反射型の液晶装置に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、３色分のカラーフィルタ４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを形成したが、半透過反射型の液晶装置において、各画素の透過表示領域と反射表示領域の各々に色度の異なるカラーフィルタを形成する場合に本発明を適用してもよい。

また、上記形態では、本発明を液晶装置に適用した例であったが、有機エレトロルミネッセンス装置においてカラー画像を表示する場合でも、素子基板のいずれの画素にも白色の有機エレトロルミネッセンスを形成するとともに、各画素にカラーフィルタを形成することがあるので、かかるカラーフィルタに実施の形態１、２で説明した構成を採用してもよい。

［電子機器への搭載例］
上述した実施形態に係る電気光学装置１００を適用した電子機器について説明する。図８（ａ）に、電気光学装置１００を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての電気光学装置１００と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図８（ｂ）に、電気光学装置１００を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１００に表示される画面がスクロールされる。図８（ｃ）に、電気光学装置１００を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１００を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１００に表示される。

なお、電気光学装置１００が適用される電子機器としては、図８に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。

［単板式投射型表示装置の構成例］
また、電気光学装置１００は、図９に示す単板式の投射型表示装置（液晶プロジェクタ）に用いてもよい。この投射型表示装置５００は、光源５１００から出射された非偏光な光がインテグレータ光学系５３００を構成する第１の光学要素５３２０の複数の微小レンズ５３２１、および第２の光学要素５３３０に含まれる集光レンズの複数の微小レンズ５３３１によって複数の部分光束に分割されて偏光変換素子５３６１の近傍で集光される。偏光変換素子５３６１に入射された複数の部分光束は、１種の直線偏光光に変換され、電気光学装置１００（ライトバルブ）に均一な光を入射する。そして、電気光学装置１００に入射された光は与えられた画像情報に従って変調され、電気光学装置１００から出射された変調光は拡大投射レンズ系５５００に出射し、拡大投射レンズ系５５００は変調光を投射スクリーンなどの被投射面５６００にカラー画像として投射する。このように構成した投射型表示装置５００は、ライトバルブの単板化によって必要な部品点数を少なくすることができるので、光学系の小型化と、低コスト化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図である。本発明の実施の形態２に係るカラーフィルタ基板の製造方法を示す工程断面図である。本発明を適用した電気光学装置の電気的構成を示すブロック図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した電気光学装置を各構成要素と共に対向基板の側から見た平面図、およびそのＨ−Ｈ′断面図である。（ａ）、（ｂ）は各々、図４に示す電気光学装置に用いた素子基板において相隣接する画素の平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で電気光学装置を切断したときの断面図である。本発明を適用した別の電気光学装置の画素１つ分の断面図である。（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用したさらに別の電気光学装置の断面図、および画素１つ分の断面図である。本発明を適用した電気光学装置を用いた電子機器の説明図である。本発明を適用した電気光学装置を用いた単板式の投射型表示装置の説明図である。

符号の説明

４Ｒ、４Ｇ、４Ｂ・・カラーフィルタ、４ｒ、４ｇ、４ｂ・・カラーフィルタ材、４０・・隔壁形成層、１０・・素子基板、２０・・対向基板、４０ａ・・隔壁、４１、４２、４３・・隔壁の凹部、７０・・カラーフィルタ基板、１００・・電気光学装置

Claims

基板上に各色のカラーフィルタを備えたカラーフィルタ基板の製造方法において、
前記基板上に形成した隔壁形成層に対して、カラーフィルタを形成すべき領域に開口部を有するレジストマスクを形成した状態で、前記隔壁形成層をエッチングすることにより凹部を形成する凹部形成工程と、
前記凹部内を埋めるように所定色のカラーフィルタ材を前記基板上に配置するカラーフィルタ材配置工程と、
前記隔壁形成層の上面が露出するまで化学機械研磨を行なって前記凹部の外側にある前記カラーフィルタ材を除去する化学機械研磨工程と、
を行なうことにより、前記凹部内に所定色のカラーフィルタを形成するとともに、
前記凹部形成工程、前記カラーフィルタ材配置工程および前記化学機械研磨工程を複数回繰り返し、前記基板上に各色のカラーフィルタを配置することを特徴とするカラーフィルタ基板の製造方法。
前記カラーフィルタ材配置工程では、前記カラーフィルタ材を前記基板の略全面に形成することを特徴とする請求項１に記載のカラーフィルタ基板の製造方法。
請求項１又は２に記載のカラーフィルタ基板の製造方法を含む電気光学装置の製造方法。