JPH08122761A - 液晶表示素子とその製造方法 - Google Patents

液晶表示素子とその製造方法

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JPH08122761A
JPH08122761A JP25545894A JP25545894A JPH08122761A JP H08122761 A JPH08122761 A JP H08122761A JP 25545894 A JP25545894 A JP 25545894A JP 25545894 A JP25545894 A JP 25545894A JP H08122761 A JPH08122761 A JP H08122761A
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electrode
reflective
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Hidetatsu Matsuoka
秀達 松岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 反射型の液晶表示素子を構成するブラックマ
トリックスに関し、開口率の増加を目的とする。 【構成】 マトリックス状に配列してパターン形成され
ている反射電極上に感光性を備えた黒色樹脂を塗布し、
この黒色樹脂を選択エッチングしてバスラインの終端を
外部接続するビアと駆動用ICのコンタクトホールを形
成した後、黒色樹脂を反射電極が露出するまで研磨する
ことを特徴として液晶表示素子の製造方法を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はブラックマトリックスを
備えた反射型液晶表示素子の製造方法に関する。
【0002】液晶表示素子には直視型と反射型とがあ
り、前者は液晶表示素子の背後に照明を必要とするのに
対し、後者は不要であり、そのために消費電力が少なく
て済むことから、精力的に開発が進められている。
【0003】また、従来のアクティブマトリックス形の
液晶表示素子は、ガラス基板上にアモルファス(非晶
質)のシリコン(Si )、または、多結晶(ポリ)Si
の薄膜を作り、これを用いて多数の薄膜トランジスタ
(TFT)をマトリックス状に形成すると共に、各トラ
ンジスタのゲート電極をゲートバスラインに、また、ド
レイン電極をドレインバスラインに回路接続してあり、
液晶層を介して酸化錫(Si O2 )と酸化インジウム
(In O2 )との固溶体(略称ITO)よりなる透明電
極を備えたガラス基板と対向させることにより大型の液
晶表示素子が形成されている。
【0004】一方、単結晶からなるSi基板上に多数のM
OSトランジスタを形成してアクティブマトリックス構
成をとる液晶表示素子は、ON電流を高くとることがで
き、また、スイッチング速度が速いなどの特徴から、小
形ではあるが理想的な液晶表示素子を実現することがで
き、そのため、拡大投影形ディスプレイ用として実用化
が期待されている。
【0005】本発明はこのようにTFTまたはMOSト
ランジスタからなる反射形のアクティブマトリックス構
成をとる液晶表示素子に対して適用されるブラックマト
リックスの形成方法に関するものである。
【0006】
【従来の技術】図3は従来のTFTを用いた反射形のア
クティブマトリックス形液晶表示素子の断面図であり、
硼硅酸ガラスなどよりなるガラス基板1の上にゲートバ
スラインと、これに回路接続するゲート電極2を形成
し、この上にゲート絶縁層3,活性層4,層間絶縁層5
と順次に形成した後、ドレインバスラインに回路接続す
るドレイン電極7とソース電極8を形成することにより
TFTが形成されている。
【0007】次に、この上を二酸化シリコン(Si O
2 )或いは窒化シリコン(Si34 )よりなる絶縁層10
で被覆して平坦化して後に、ソース電極8に達するビア
穴を形成し、次に、スパッタ法によりアルミニウム(A
l )からなる薄膜を形成してビア11を形成した後、写真
蝕刻技術( ホトリソグラフィ) を用いて反射電極12を形
成している。
【0008】一方、対向するガラス基板14の上にはIT
Oよりなる透明電極15とブラックマトリックス16を形成
して後、二つのガラス基板1,14を対向させて位置合わ
せし、この間に液晶17を封入することによりTFTを用
いたアクティブマトリックス形液晶表示素子が形成され
ている。
【0009】また、図4はMOSトランジスタを用いた
反射形のアクティブマトリックス形液晶表示素子の断面
図であり、Si 基板19の上に形成した酸化膜(LOCO
S)20により素子間分離を行なった後、素子形成領域に
ゲート電極21を形成し、この上にSi O2 よりなる第1
の絶縁層22で被覆した後、ドレイン電極とソース電極の
形成位置をSi 基板19に到るまで、選択エッチングして
窓開けし、この窓開け部を通してイオン注入を行なうこ
とにより半導体領域を形成し、次に、この第1の絶縁層
22の上にスパッタ法などによりAl の膜形成を行なって
窓開け部を埋めた後、選択エッチングを行なって、ドレ
インバスラインに回路接続するドレイン電極23とソース
電極24を形成している。
【0010】次に、この上にSi O2 よりなる第2の絶
縁層26を被覆した後、この第2の絶縁層26を選択エッチ
ングしてソース電極24に到るビア穴をを形成し、次に、
この上にAl のスパッタを行なってソース電極24に到る
ビア27を形成した後、選択エッチングを行なって各トラ
ンジスタ毎の反射電極28が形成されている。
【0011】一方、対向するガラス基板30の上にはIT
Oよりなる透明電極31を形成して後、Si基板19とガラス
基板30とを対向させて位置合わせし、この間に液晶17を
封入することによりMOSFETを用いたアクティブマ
トリックス形液晶表示素子ができ上がっている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】TFTを用いたアクテ
ィブマトリックス形液晶表示素子においては、図3に示
すように、各画素を形成する反射電極12の境界13に対応
する位置にブラックマトリックス16がパターン形成され
ているが、境界13の幅に較べるとブラックマトリックス
16のほうが幅が広い。
【0013】これはパターン形成されている二枚のガラ
ス基板を位置合わせするに当たって少なくとも数μm の
マージン18を必要とするためである。然し、反射電極の
大きさは50μm 角程度であり、反射電極の縁端部が位置
合わせのために数μm づつマスクされるために開口率が
減ることは不経済である。
【0014】一方、図4に示すMOSFETを用いたア
クティブマトリックス形液晶表示素子において、現用の
ものは、対向するガラス基板30にブラックマトリックス
を設けていないが、光が反射電極28の境界29を通してト
ランジスタの内部に浸入し、漏洩電流を増加させている
ことが問題で、この解決が課題である。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、マトリッ
クス状に配列してパターン形成されてなる反射電極上に
感光性を備えた黒色樹脂を塗布して樹脂層を作り、この
樹脂層を選択エッチングしてバスラインの終端を外部接
続するビアと駆動用ICのコンタクトホールを形成した
後、樹脂層を反射電極が露出するまで研磨することを特
徴として液晶表示素子を形成することにより解決するこ
とができる。
【0016】
【作用】本発明はブラックマトリックスを反射電極の間
隙を埋めて設けるものである。現在、ブラックマトリッ
クスはTFTを用いたアクティブマトリックス形液晶表
示素子に用いられているが、その理由は、 マトリックス状に配列しており、ON,OFFさせ
ている画素のコントラストを上げること、 外部からの照射光を遮断して画素を構成するトラン
ジスタの漏洩電流を抑制すること、 であり、一方、MOSFETを用いたアクティブマトリ
ックス形液晶表示素子は実用化段階であり、未だ、市販
されるに到っていない。
【0017】発明者は反射電極を使用する液晶表示素子
の研究を行なっている段階で、逆スタガード型TFTお
よびMOSFETを用いたアクティブマトリックス形液
晶表示素子において、反射電極の性能を向上するには、
基板面の平坦化が必要であり、スパッタなどの膜形成技
術と写真蝕刻技術(ホトリソグラフィ)によりAl より
なる反射電極を形成した後、反射電極の表面を研磨して
平滑とすると効果的であることが判ったが、この際、反
射電極間の間隙に黒色の絶縁材料を介在させればブラッ
クマトリックスとして働き、従来、対向するガラス基板
の透明電極上に設けてあるブラックマトリックスを省略
できることを見出したものである。
【0018】すなわち、具体的には、図3に示す逆スタ
ガード型TFTの製造工程において、絶縁層10の上に反
射電極12をパターン形成した後、また、図4に示すMO
SFETの製造工程において、第2の絶縁層26の上に反
射電極28をパターン形成した後、この上に黒色の顔料粉
末を含む樹脂をスピンコートして、反射電極12或いは28
の間の境界13あるいは29を埋めると共に、この反射電極
12或いは28の上に被覆し、乾燥させた後にマトリックス
を構成する総ての反射電極12或いは28が露出するまで研
磨することにより目的を達成することができる。
【0019】なお、このようにして形成した液晶表示素
子は基板の周辺に駆動用のICの装着や外部との配線接
続のためにコンタクトホールの形成が必要であり、この
穴開け工程を簡略化するために樹脂として感光性を有す
る樹脂を使用すると有利である。
【0020】このように、光を吸収する着色したブラッ
クマトリックスを反射電極の境界に形成すると、トラン
ジスタがON,OFFする際のコントラストを増大する
ことができ、また、外部から浸入する光をカットできる
ことから、従来の問題点を解決することができる。
【0021】
【実施例】
実施例1:(図1および図5関連) 図1は本発明を適用したTFTを用いた反射型液晶表示
素子の断面図、また、図5は本発明に係るブラックマト
リックスを備えた反射電極側素子の製造工程図である。
【0022】まず、 硼硅酸ガラスよりなるガラス基板
1の上に従来と同様にして逆スタガード型TFT32をマ
トリックス状に形成した。(以上図5A) 次に、この上にプラズマCVD法によりSi34 よりな
る絶縁層10を形成し、次に、反応性イオンエッチング
(RIE)を用いる写真蝕刻技術によりソース電極8に
達する穴開けを行った。(以上図5B) 次に、この絶縁層10の上にAl をスパッタしてビア11を
形成した後、このAl膜を選択的にRIEを行なって従
来と同様して反射電極12を表面に備えたアクティブマト
リックスアレイを形成した。(以上図5C) 次に、感光性エポキシ樹脂液に有機顔料である黒色のDi
amond-black を加え、反射電極12の上に、この黒色樹脂
34をスピンコート法により塗布し、紫外線を選択照射し
た後、現像してゲートバスラインとドレインバスライン
の終端部と駆動用ICの装着部を窓開けした。(以上図
5D) 次に、研磨材として粒径が0.5 μm 以下のアルミナを使
用し、回転速度を毎分30回転に保って反射電極12が現れ
るまでクロス研磨した。(以上図5E) その結果、黒色樹脂34は反射電極12の境界に充填されて
ブラックマトリックスを形成しており、これにより、開
口率減少の問題を解決することができた。 実施例2:(図2および図6関連) 図2は本発明を適用したMOSFETを用いた反射型液
晶表示素子の断面図、また、図6は本発明に係るブラッ
クマトリックスを備えた反射電極側素子の製造工程図で
ある。
【0023】まず、Si 基板19の上に従来と全く同様な
方法でMOSFET36を形成した。すなわち、酸化膜
(LOCOS)20により素子間分離を行なってある素子
形成領域にゲート電極21を形成し、この上にSi O2
りなる第1の絶縁層22を形成した後、ドレイン電極とソ
ース電極の形成位置をSi 基板19に到るまで、選択エッ
チングして窓開けし、この窓開け部を通してイオン注入
を行なうことにより半導体領域を形成し、次に、この第
1の絶縁層22の上にスパッタ法などによりAlの膜形成
を行なって窓開け部を埋めた後、選択エッチングを行な
って、ドレインバスラインに回路接続するドレイン電極
23とソース電極24を形成した。(以上図6A) 次に、この上にSi O2 よりなる第2の絶縁層26を被覆
した後、この第2の絶縁層26を選択エッチングしてソー
ス電極24に到るビア穴をを形成した。(以上図6B) 次に、この上にAl のスパッタを行なってソース電極24
に到るビア27を形成した。(以上図6C) 次に、Al の選択エッチングを行なって各トランジスタ
毎の反射電極28を形成し、次に、感光性エポキシ樹脂液
に有機顔料である黒色のDiamond-black を加えて黒色樹
脂34を作り、これを反射電極28の上にスピンコート法に
より塗布し、次に、紫外線を選択照射した後、現像して
ゲートバスラインとドレインバスラインの終端部と駆動
用ICの装着部を窓開けした。(以上図6D) 次に、研磨材として粒径が0.5 μm 以下のシリカ(Si
2 )を使用し、回転速度を毎分30回転に保って反射電
極28が現れるまでクロス研磨した。その結果、黒色樹脂
34は反射電極28の境界に充填されてブラックマトリック
スが形成され、これにより、外部光の侵入によりトラン
ジスタのOFF電流が増加する問題を解決することがで
きた。(以上図6E)
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、反射型の液晶表示素子
において、ブラックマトリックスを自己整合的に形成す
ることができ、これによりTFTによるアクティブマト
リックスアレイにあっては開口率減少の問題がなくな
り、また、MOSFETよるアクティブマトリックスア
レイにあっては外部光の侵入によるトランジスタOFF
電流増加の問題を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明を適用したTFT使用反射型液晶表示
素子の断面図である。
【図2】 本発明を適用したMOSFET使用反射型液
晶表示素子の断面図である。
【図3】 TFTを用いたアクティブマトリックス型液
晶表示素子の断面図である。
【図4】 MOSFETを用いたアクティブマトリック
ス型液晶表示素子の断面図である。
【図5】 TFTを用いた反射電極側素子の製造工程図
である。
【図6】 MOSFETを用いた反射電極側素子の製造
工程図である。
【符号の説明】
1,14,30 ガラス基板 3,21 ゲート電極 7,23 ドレイン電極 8,24 ソース電極 12,28 反射電極 13,29 境界 16 ブラックマトリックス 18 マージン 32 逆スタガード型TFT 34 黒色樹脂 36 MOSFET

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にトランジスタをマトリックス状
    に配列し、該トランジスタのドレイン電極をドレインバ
    スラインに、また、ゲート電極をゲートバスラインに回
    路接続すると共に、前記基板を透明電極を備えたガラス
    基板と対向せしめ、両基板間に液晶を介在させてなる液
    晶表示素子において、 該透明電極と対向して該トランジスタ上にマトリックス
    状に形成されている反射電極の間隙を黒色樹脂で埋めて
    ブラックマトリックスを設けてなることを特徴とする液
    晶表示素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示素子の製造方法
    であって、 マトリックス状に配列してパターン形成されてなる反射
    電極上に感光性を備えた黒色樹脂を塗布し、該黒色樹脂
    を選択エッチングしてバスラインの終端を外部接続する
    ビアと駆動用ICのコンタクトホールを形成した後、該
    黒色樹脂を反射電極が露出するまで研磨することを特徴
    とする液晶表示素子の製造方法。
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