JPH08179376A - Color display device - Google Patents
Color display deviceInfo
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- JPH08179376A JPH08179376A JP33589294A JP33589294A JPH08179376A JP H08179376 A JPH08179376 A JP H08179376A JP 33589294 A JP33589294 A JP 33589294A JP 33589294 A JP33589294 A JP 33589294A JP H08179376 A JPH08179376 A JP H08179376A
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- JP
- Japan
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- film
- pixel electrode
- display device
- pixel
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- Pending
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- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はカラー表示装置に関す
る。より詳しくは、画素電極を駆動するスイッチング素
子が形成された駆動基板にカラーフィルタを備えた構造
を有するアクティブマトリクス型のカラー表示装置に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color display device. More specifically, the present invention relates to an active matrix color display device having a structure in which a color filter is provided on a drive substrate on which a switching element that drives a pixel electrode is formed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】薄膜トランジスタを画素電極駆動用のス
イッチング素子として用いるカラー液晶表示装置は近年
その開発が活発に行なわれている。従来、この種のカラ
ー表示装置としては、例えば図４に示す様な構成が知ら
れている。この従来例では、ガラス等からなる透明基板
０上に透明な画素電極１を駆動する為の薄膜トランジス
タ（ＴＦＴ）が集積形成されている。ＴＦＴは半導体薄
膜２を素子領域とし、その上にはゲート絶縁膜１５を介
してゲート電極３がパタニング形成されている。半導体
薄膜２にはソース領域Ｓとドレイン領域Ｄが設けられて
いる。かかる構成を有するＴＦＴは第１層間絶縁膜４に
より被覆されている。この上には所定の形状にパタニン
グされた配線電極６が設けられており、コンタクトホー
ルを介してソース領域Ｓに電気接続している。この配線
電極６は信号線の一部を構成する。配線電極６は第２層
間絶縁膜５により被覆されている。第２層間絶縁膜５の
上には所定の形状にパタニングされた金属膜からなるブ
ラックマスク７が形成されている。これらＴＦＴ、配線
電極６、ブラックマスク７等は平坦化膜１１により被覆
されており、その上に前述した画素電極１がパタニング
形成されている。なお、画素電極１は平坦化膜１１、第
２層間絶縁膜５及び第１層間絶縁膜４に形成したコンタ
クトホールＣＯＮを介してＴＦＴのドレイン領域Ｄに電
気接続している。以下、ＴＦＴ等が集積形成された透明
基板０を駆動基板と呼ぶ事にする。2. Description of the Related Art A color liquid crystal display device using a thin film transistor as a switching element for driving a pixel electrode has been actively developed in recent years. Conventionally, as a color display device of this type, for example, a configuration as shown in FIG. 4 has been known. In this conventional example, a thin film transistor (TFT) for driving the transparent pixel electrode 1 is integrally formed on a transparent substrate 0 made of glass or the like. The TFT has a semiconductor thin film 2 as an element region, and a gate electrode 3 is patterned on the TFT through a gate insulating film 15. The semiconductor thin film 2 is provided with a source region S and a drain region D. The TFT having such a configuration is covered with the first interlayer insulating film 4. A wiring electrode 6 which is patterned in a predetermined shape is provided thereon, and is electrically connected to the source region S via a contact hole. The wiring electrode 6 constitutes a part of the signal line. The wiring electrode 6 is covered with the second interlayer insulating film 5. A black mask 7 made of a metal film patterned in a predetermined shape is formed on the second interlayer insulating film 5. The TFT, the wiring electrode 6, the black mask 7 and the like are covered with a flattening film 11, and the above-mentioned pixel electrode 1 is patterned on the flattening film 11. The pixel electrode 1 is electrically connected to the drain region D of the TFT through the contact hole CON formed in the flattening film 11, the second interlayer insulating film 5 and the first interlayer insulating film 4. Hereinafter, the transparent substrate 0 on which TFTs and the like are integrated is referred to as a drive substrate.
【０００３】この駆動基板０に対し所定の間隙を介して
ガラス等からなる他方の透明基板１２が接合している。
以下、この透明基板１２を対向基板と呼ぶ事にする。対
向基板１２の内表面には透明な対向電極１３が形成され
ている。両基板０，１２の間に液晶１４等の電気光学物
質が保持されている。対向基板１２の内表面には画素電
極１をＲＧＢ三原色に着色する為カラーフィルタ８，
９，１０が形成されている。カラーフィルタ８は例えば
赤色に着色され、カラーフィルタ９は緑色に着色され、
カラーフィルタ１０は青色に着色されている。The other transparent substrate 12 made of glass or the like is bonded to the drive substrate 0 with a predetermined gap.
Hereinafter, this transparent substrate 12 will be referred to as a counter substrate. A transparent counter electrode 13 is formed on the inner surface of the counter substrate 12. An electro-optical material such as liquid crystal 14 is held between the substrates 0 and 12. On the inner surface of the counter substrate 12, a color filter 8 for coloring the pixel electrode 1 into three primary colors of RGB,
9 and 10 are formed. The color filter 8 is colored red, the color filter 9 is colored green,
The color filter 10 is colored blue.
【０００４】図４に示す従来例では、駆動基板０側に画
素電極１が形成され、対向基板１２側にカラーフィルタ
８，９，１０が形成されている。この為、両基板を精密
にアライメントする必要がある。しかしながら、画素の
高精細化が進むにつれ精密なアライメントが困難になっ
ている。そこで、図５に示す様に、カラーフィルタ８，
９，１０を駆動基板０側に形成した、所謂オンチップカ
ラーフィルタ構造が開発されている。このオンチップカ
ラーフィルタ構造は、例えば特開平２−５４２１７号公
報、特開平３−２３７４３２号公報、特開平３−７２３
２２号公報、特開平３−１１９８２９号公報、特開平４
−２５３０２８号公報、特開平２−１５３３２５号公
報、特開平５−５８７４号公報等に開示されている。駆
動基板側にカラーフィルタを設けた構造は、対向基板側
にカラーフィルタを形成した構造に比べ種々の利点を有
している。例えば、カラーフィルタ８，９，１０が個々
の画素電極１と重なっている為、両者の間に視差が生ぜ
ず画素部の開口率を大きくとれる。又、画素電極１とカ
ラーフィルタ８，９，１０のアライメント誤差が殆どな
くなるので、画素部が微細化しても高開口率を維持でき
る。In the conventional example shown in FIG. 4, the pixel electrode 1 is formed on the drive substrate 0 side, and the color filters 8, 9 and 10 are formed on the counter substrate 12 side. Therefore, it is necessary to precisely align both substrates. However, as pixel definition becomes higher, precise alignment becomes more difficult. Therefore, as shown in FIG.
A so-called on-chip color filter structure in which 9, 10 are formed on the drive substrate 0 side has been developed. This on-chip color filter structure is disclosed in, for example, JP-A-2-54217, JP-A-3-237432, and JP-A-3-723.
No. 22, JP-A-3-119829, JP-A No.
No. 253028, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-153325, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-5874. The structure in which the color filter is provided on the drive substrate side has various advantages over the structure in which the color filter is formed on the counter substrate side. For example, since the color filters 8, 9 and 10 overlap with the individual pixel electrodes 1, no parallax occurs between them and the aperture ratio of the pixel portion can be increased. Further, since the alignment error between the pixel electrode 1 and the color filters 8, 9 and 10 is almost eliminated, the high aperture ratio can be maintained even if the pixel portion is miniaturized.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図６は、図５に示した
オンチップカラーフィルタ構造の模式的な平面図であ
る。信号線６ａが垂直方向にパタニングされ、ゲート線
３ａが水平方向にパタニングされている。信号線６ａと
ゲート線３ａの各交差部にＴＦＴが形成されている。
又、補助容量Ｃｓも形成されている。対応する画素電極
（図示せず）はコンタクトホールＣＯＮを介してＴＦＴ
に接続している。赤色のカラーフィルタ８は垂直方向に
ストライプ状に形成されている。緑色のカラーフィルタ
９もストライプ状に形成されている。図示しないが、青
色のカラーフィルタもストライプ状である。この様に、
従来のカラーフィルタは垂直方向に沿って連続的に形成
されている為、コンタクトホールＣＯＮを覆っている。
その為、画素電極はカラーフィルタに形成したコンタク
トホールＣＯＮを貫通してＴＦＴに電気接続する（図５
参照）。一般に、カラーフィルタは顔料を分散した有機
感光材料からなるカラーレジストを用いて形成されてい
る。フォトリソグラフィによりカラーレジストをストラ
イプ状にパタニングする際、同時にコンタクトホールＣ
ＯＮを開口している。しかしながら、カラーレジストに
はある程度の粒径を有する顔料が分散されている為、解
像度に不安があり微小なコンタクトホールＣＯＮを精密
にエッチングする事は困難である。コンタクトホールＣ
ＯＮ内にカラーレジストの残渣が残る為、接続不良とな
る可能性が高い。これを防ぐ為、コンタクトホールＣＯ
Ｎの開口寸法を大きくとると、画素開口率が犠牲になる
為、オンチップカラーフィルタ構造としたメリットが失
われる。FIG. 6 is a schematic plan view of the on-chip color filter structure shown in FIG. The signal line 6a is vertically patterned and the gate line 3a is horizontally patterned. A TFT is formed at each intersection of the signal line 6a and the gate line 3a.
Further, the auxiliary capacitance Cs is also formed. The corresponding pixel electrode (not shown) is a TFT via the contact hole CON.
Connected to The red color filter 8 is formed in a stripe shape in the vertical direction. The green color filter 9 is also formed in a stripe shape. Although not shown, the blue color filter also has a stripe shape. Like this
Since the conventional color filter is continuously formed along the vertical direction, it covers the contact hole CON.
Therefore, the pixel electrode penetrates the contact hole CON formed in the color filter and is electrically connected to the TFT (see FIG. 5).
reference). Generally, the color filter is formed using a color resist made of an organic photosensitive material in which a pigment is dispersed. When the color resist is patterned into stripes by photolithography, the contact holes C are simultaneously formed.
ON is open. However, since the pigment having a certain particle diameter is dispersed in the color resist, it is difficult to precisely etch the minute contact hole CON because of concern about the resolution. Contact hole C
Since the residue of the color resist remains in the ON state, there is a high possibility that a connection failure will occur. To prevent this, contact hole CO
When the aperture size of N is increased, the pixel aperture ratio is sacrificed, and the advantage of the on-chip color filter structure is lost.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為以下の手段を講じた。本発明にかかるカ
ラー表示装置は所定の間隙を介して接合した一対の透明
基板と該間隙に保持された電気光学物質（例えば液晶）
とを備えている。一方の透明基板（駆動基板）は格子配
列した画素開口部と個々の画素開口部を囲む非開口部と
を有する。画素開口部には透明電極（画素電極）が形成
される一方、非開口部には画素電極を駆動するスイッチ
ング素子（例えば薄膜トランジスタ）及び必要な配線
（信号線、ゲート線等）が形成されている。他方の透明
基板（対向基板）は画素電極に対面する別の透明電極
（対向電極）を有する。特徴事項として、駆動基板には
着色膜からなるカラーフィルタが形成されており、且つ
該着色膜は格子状にパタニングされ個々の画素開口部の
みに配置し非開口部からは除去されている。具体的に
は、前記着色膜はスイッチング素子が属する下層と画素
電極が属する上層との間に介在し、該画素電極は着色膜
が除去された非開口部に設けたコンタクトホールを通じ
て対応するスイッチング素子に電気接続している。又、
駆動基板には非開口部に形成した薄膜トランジスタから
なるスイッチング素子を被覆する様に遮光膜（ブラック
マスク）がパタニング形成されている。Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems of the conventional technique, the following means were taken. The color display device according to the present invention includes a pair of transparent substrates bonded together through a predetermined gap and an electro-optical material (for example, a liquid crystal) held in the gap.
It has and. One transparent substrate (driving substrate) has pixel openings arranged in a lattice and non-openings surrounding the individual pixel openings. A transparent electrode (pixel electrode) is formed in the pixel opening, while a switching element (for example, a thin film transistor) that drives the pixel electrode and necessary wiring (signal line, gate line, etc.) are formed in the non-opening. . The other transparent substrate (counter substrate) has another transparent electrode (counter electrode) facing the pixel electrode. As a characteristic feature, a color filter made of a colored film is formed on the drive substrate, and the colored film is patterned in a grid pattern and arranged only in the individual pixel openings, and removed from the non-openings. Specifically, the colored film is interposed between a lower layer to which the switching element belongs and an upper layer to which the pixel electrode belongs, and the pixel electrode corresponds to a corresponding switching element through a contact hole provided in a non-opening portion where the colored film is removed. Electrically connected to. or,
A light-shielding film (black mask) is patterned on the drive substrate so as to cover the switching element formed of a thin film transistor formed in the non-opening portion.
【０００７】[0007]
【作用】ストライプ状にパタニングされた従来のカラー
フィルタと異なり、本発明ではカラーフィルタが格子状
にパタニングされている。換言すると、個々の画素開口
部のみに配置し、非開口部からは除去されている。この
非開口部には薄膜トランジスタ等のスイッチング素子が
形成されている。画素電極はこの非開口部に設けたコン
タクトホールを介して薄膜トランジスタに接続する。こ
の際、非開口部にはカラーフィルタが存在しないので、
その解像度を問題にする事なく精密なコンタクトホール
を形成できる。従って、従来問題となっていた画素電極
と薄膜トランジスタ間のコンタクト不良を有効に防止で
きる。In the present invention, the color filters are patterned in a grid pattern unlike the conventional color filters which are patterned in a stripe pattern. In other words, it is arranged only in the individual pixel openings and is removed from the non-openings. A switching element such as a thin film transistor is formed in the non-opening portion. The pixel electrode is connected to the thin film transistor through the contact hole provided in this non-opening. At this time, since there is no color filter in the non-opening part,
Precise contact holes can be formed without making the resolution a problem. Therefore, it is possible to effectively prevent the contact failure between the pixel electrode and the thin film transistor, which has been a problem in the past.
【０００８】[0008]
【実施例】以下、本発明にかかるカラー表示装置の好適
な実施例を詳細に説明する。図１は第１実施例の要部を
示す模式的な断面図である。図１において、０はガラス
等の透明絶縁材料からなる駆動基板、１は画素を構成す
る透明な画素電極、２はＴＦＴの活性層となる半導体薄
膜、３はゲート電極、４は第１層間絶縁膜、５は第２層
間絶縁膜、６はＴＦＴのソース領域Ｓに電気接続する信
号線側の配線電極、７はＴＦＴを被覆する遮光膜（ブラ
ックマスク）、８，９，１０は各々赤色、緑色、青色に
着色したカラーフィルタ、１１は平坦化膜、１２は対向
基板、１３は透明導電膜からなる対向電極、１４は電気
光学物質として用いられる液晶である。The preferred embodiments of the color display device according to the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a main part of the first embodiment. In FIG. 1, 0 is a drive substrate made of a transparent insulating material such as glass, 1 is a transparent pixel electrode that constitutes a pixel, 2 is a semiconductor thin film that becomes an active layer of a TFT, 3 is a gate electrode, and 4 is a first interlayer insulation. A film, 5 is a second interlayer insulating film, 6 is a signal line side wiring electrode electrically connected to the source region S of the TFT, 7 is a light-shielding film (black mask) for covering the TFT, 8, 9 and 10 are red, respectively. Color filters colored green and blue, 11 is a flattening film, 12 is a counter substrate, 13 is a counter electrode made of a transparent conductive film, and 14 is a liquid crystal used as an electro-optical substance.
【０００９】駆動基板０の上にＴＦＴを構成する半導体
薄膜２として、例えば多結晶シリコン薄膜が形成され、
この半導体薄膜２上にゲート絶縁膜１５を介してゲート
電極３がパタニング形成されている。かかる構成を有す
るＴＦＴはＰＳＧ等からなる第１層間絶縁膜４により被
覆されている。第１層間絶縁膜４の上にはソース領域Ｓ
に接続する配線電極６がパタニング形成されている。こ
の配線電極６は同じくＰＳＧ等からなる第２層間絶縁膜
５により被覆されている。この上には遮光膜７、カラー
フィルタ８，９，１０、平坦化膜１１、ＩＴＯ等の透明
導電膜からなる画素電極１がこの順序で形成されてい
る。ＴＦＴのドレイン領域Ｄは金属膜からなるブラック
マスク７を介して画素電極１と電気的に接続している。
ドレイン領域Ｄと画素電極１の間に介在するブラックマ
スク７はバリヤフィルムとして機能し、ドレイン領域Ｄ
と画素電極１との電気的な接触を良好なものとしてい
る。一方、対向電極１３が全面に形成されたガラス等か
らなる対向基板１２は駆動基板０に対向して配置され、
両基板０，１２間に液晶１４が保持されカラー表示装置
を構成する。A polycrystalline silicon thin film, for example, is formed on the driving substrate 0 as a semiconductor thin film 2 constituting a TFT,
A gate electrode 3 is patterned on the semiconductor thin film 2 with a gate insulating film 15 interposed therebetween. The TFT having such a structure is covered with the first interlayer insulating film 4 made of PSG or the like. A source region S is formed on the first interlayer insulating film 4.
The wiring electrode 6 connected to is formed by patterning. The wiring electrode 6 is covered with the second interlayer insulating film 5 also made of PSG or the like. On this, a light-shielding film 7, color filters 8, 9, 10, a flattening film 11, and a pixel electrode 1 made of a transparent conductive film such as ITO are formed in this order. The drain region D of the TFT is electrically connected to the pixel electrode 1 via the black mask 7 made of a metal film.
The black mask 7 interposed between the drain region D and the pixel electrode 1 functions as a barrier film.
The electrical contact between the pixel electrode 1 and the pixel electrode 1 is good. On the other hand, the counter substrate 12 made of glass or the like having the counter electrode 13 formed on the entire surface is arranged so as to face the drive substrate 0,
A liquid crystal 14 is held between the substrates 0 and 12 to form a color display device.
【００１０】以下、本発明の特徴点を説明する。駆動基
板０は格子配列した画素開口部Ａと個々の画素開口部Ａ
を囲む非開口部Ｂとを有する。画素開口部Ａには画素電
極１が形成される一方、非開口部Ｂには画素電極１を駆
動するＴＦＴ及び必要な配線が形成されている。駆動基
板０には着色膜からなるカラーフィルタ８，９，１０が
形成されている。この着色膜は格子状にパタニングさ
れ、個々の画素開口部Ａのみに配置し、非開口部Ｂから
は除去されている。この着色膜はＴＦＴが属する下層と
画素電極１が属する上層との間に介在し、画素電極１は
着色膜が除去された非開口部Ｂに設けたコンタクトホー
ルＣＯＮを通じて対応するＴＦＴのドレイン領域Ｄに電
気接続している。従って、コンタクトホールＣＯＮは平
坦化膜１１にエッチング形成されており、着色膜の解像
度は何等関係しない。なお、駆動基板０には非開口部Ｂ
に形成したＴＦＴを被覆する様にブラックマスク７がパ
タニング形成されている。以上の説明から明らかな様
に、画素開口部Ａは光透過性であり、非開口部Ｂは光不
透過性である。The features of the present invention will be described below. The drive substrate 0 includes the pixel openings A arranged in a lattice array and the individual pixel openings A.
And a non-opening portion B that surrounds. The pixel electrode 1 is formed in the pixel opening A, while the TFT for driving the pixel electrode 1 and a necessary wiring are formed in the non-opening B. Color filters 8, 9 and 10 made of colored films are formed on the drive substrate 0. This colored film is patterned in a grid pattern, arranged only in the individual pixel openings A, and removed from the non-openings B. This colored film is interposed between the lower layer to which the TFT belongs and the upper layer to which the pixel electrode 1 belongs, and the pixel electrode 1 has the drain region D of the corresponding TFT through the contact hole CON provided in the non-opening B where the colored film is removed. Electrically connected to. Therefore, the contact hole CON is formed by etching in the flattening film 11, and the resolution of the colored film has nothing to do with it. In addition, the drive substrate 0 has a non-opening portion B.
The black mask 7 is patterned so as to cover the TFT formed in the above. As is clear from the above description, the pixel opening A is light transmissive and the non-opening B is light non-transmissive.
【００１１】以上の特徴事項につき、図２を参照してさ
らに詳細に説明する。図示する様に、垂直方向に沿って
信号線６ａがパタニング形成されており、個々のＴＦＴ
のソース領域に電気接続する。又、水平方向にゲート線
３ａが形成されている。各信号線６ａとゲート線３ａの
交差部にＴＦＴが形成されている。前述した様に、個々
の画素開口部Ａは直交配置した信号線６ａ及びゲート線
３ａにより仕切られる様に格子配列している。個々の画
素開口部Ａを囲む様に非開口部Ｂが設けられている。画
素開口部Ａには画素電極（図示せず）が形成される一
方、非開口部ＢにはＴＦＴ、信号線６ａ、ゲート線３ａ
等が形成されている。特徴事項として、カラーフィルタ
８，９も格子状にパタニングされ、個々の画素開口部Ａ
のみに配置し、非開口部Ｂからは除去されている。従っ
て、画素電極は非開口部Ｂに設けたコンタクトホールＣ
ＯＮを通じて、カラーフィルタ８，９を介する事なく、
ＴＦＴのドレイン領域に電気接続可能である。なお、フ
ォトリソグラフィのアライメントずれ等を考慮して、カ
ラーフィルタ８，９の端部からコンタクトホールＣＯＮ
までは、１〜１０μｍ離す事が好ましい。図６に示した
従来例では、カラーフィルタ８，９がストライプ状に形
成されていたのに対し、図２に示す本発明ではカラーフ
ィルタ８，９が格子状に配列されている。垂直方向に隣
接するカラーフィルタの間にはブラックマスク７が介在
する。The above features will be described in more detail with reference to FIG. As shown in the figure, the signal line 6a is patterned along the vertical direction, and
Electrically connected to the source region of. Further, the gate line 3a is formed in the horizontal direction. TFTs are formed at the intersections of the signal lines 6a and the gate lines 3a. As described above, the individual pixel openings A are arranged in a lattice so as to be partitioned by the signal lines 6a and the gate lines 3a arranged orthogonally. A non-opening portion B is provided so as to surround each pixel opening portion A. A pixel electrode (not shown) is formed in the pixel opening A, while a TFT, a signal line 6a, and a gate line 3a are formed in the non-opening B.
Etc. are formed. Characteristically, the color filters 8 and 9 are also patterned in a grid pattern, and the individual pixel openings A
It is arranged only in the above and is removed from the non-opening portion B. Therefore, the pixel electrode has a contact hole C provided in the non-opening portion B.
Through ON, without passing through the color filters 8 and 9,
It can be electrically connected to the drain region of the TFT. In consideration of the misalignment of photolithography and the like, contact holes CON from the end portions of the color filters 8 and 9 can be formed.
Up to 1 to 10 μm is preferable. In the conventional example shown in FIG. 6, the color filters 8 and 9 are formed in stripes, whereas in the present invention shown in FIG. 2, the color filters 8 and 9 are arranged in a grid. A black mask 7 is interposed between the color filters adjacent to each other in the vertical direction.
【００１２】引き続き図１及び図２を参照して、本発明
にかかるカラー表示装置の製造方法を詳細に説明する。
先ず、ガラス等からなる透明基板０の上に半導体薄膜
２、例えば多結晶シリコンを７０〜１００nmの厚みで成
膜する。必要ならば、Ｓｉ＋イオンを打ち込み非晶質化
した後、６００℃程度で加熱処理（アニール）して大粒
径化を図る。あるいは、エキシマレーザ光を照射してア
ニールを行なっても良い。この半導体薄膜２は所定の形
状にパタニングされる。この上に熱酸化法あるいはＬＰ
ＣＶＤ法等の手段を用いてゲート絶縁膜１５を１０〜１
００nmの厚みで成膜する。次いで、多結晶シリコンある
いはＭｏＳｉ，ＷＳｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ／Ｔａ，Ｍ
ｏ，Ｗ，Ｔｉ，Ｃｒ等の金属を成膜し、パタニングして
ゲート電極３及びゲート線３ａに加工する。なお、ゲー
ト電極３として多結晶シリコンを用いた場合は低抵抗化
を図る為、Ｐ等を熱拡散する工程が入る事がある。この
後、ゲート電極３をマスクとしてイオンプランテーショ
ンあるいはイオンドーピングにより不純物イオンを打ち
込み、ソース領域Ｓ及びドレイン領域Ｄを形成する。多
結晶シリコンからなるゲート構造を採用した場合、１０
００℃程度の熱アニールを加え不純物の活性化を図る。
金属ゲート構造を採用した場合、耐熱性の観点から低温
アニール又はレーザアニールを加え不純物の活性化を図
る。Continuing to refer to FIGS. 1 and 2, the method for manufacturing the color display device according to the present invention will be described in detail.
First, a semiconductor thin film 2, for example, polycrystalline silicon is formed in a thickness of 70 to 100 nm on a transparent substrate 0 made of glass or the like. If necessary, after implanting Si + ions to make it amorphous, heat treatment (annealing) at about 600 ° C. is performed to increase the grain size. Alternatively, annealing may be performed by irradiating an excimer laser beam. This semiconductor thin film 2 is patterned into a predetermined shape. Thermal oxidation method or LP
The gate insulating film 15 is formed in a thickness of 10
The film is formed to a thickness of 00 nm. Then, polycrystalline silicon or MoSi, WSi, Al, Ta, Mo / Ta, M
A metal such as o, W, Ti, and Cr is formed into a film and patterned to form the gate electrode 3 and the gate line 3a. When polycrystalline silicon is used as the gate electrode 3, a step of thermally diffusing P or the like may be included in order to reduce the resistance. After that, impurity ions are implanted by ion plantation or ion doping using the gate electrode 3 as a mask to form the source region S and the drain region D. If a gate structure made of polycrystalline silicon is adopted, 10
Thermal annealing at about 00 ° C. is applied to activate the impurities.
When a metal gate structure is adopted, low temperature annealing or laser annealing is added from the viewpoint of heat resistance to activate impurities.
【００１３】続いて、ＰＳＧ，ＮＳＧ等を約６００nmの
厚みで常圧ＣＶＤ法により成膜し第１層間絶縁膜４とす
る。これにソース領域Ｓに連通するコンタクトホールを
開口する。次いで、Ａｌ等の導電性薄膜をスパッタ等に
より４００〜６００nmの厚みで成膜する。これを所定の
形状にパタニングし、配線電極６や信号線６ａに加工す
る。この上に、例えばＰＳＧ等を常圧ＣＶＤ法により約
４００nmの厚みで堆積し、第２層間絶縁膜５を形成す
る。この後、ＴＦＴの性能を改善する為水素化工程を行
なう。この水素化工程では、例えば水素プラズマ中に駆
動基板０を曝露する。あるいは、Ｐ−ＳｉＮx 膜を積層
し、アニールして水素を半導体薄膜２に拡散させる。こ
の水素化工程後、画素電極との電気接続をとる為の開口
を第２層間絶縁膜５に設ける。この上に、遮光性を有す
る金属膜、例えばＴｉ，Ａｌ，ＴｉＮx ，Ｍｏ，Ｃｒ，
Ｗ又はこれらのシリサイドをスパッタ等の手段により５
０〜１０００nm程度の厚みで成膜し、所定の形状にパタ
ニングしてブラックマスク７に加工する。Subsequently, PSG, NSG, etc. are formed to a thickness of about 600 nm by the atmospheric pressure CVD method to form the first interlayer insulating film 4. A contact hole communicating with the source region S is opened in this. Then, a conductive thin film of Al or the like is formed by sputtering or the like to have a thickness of 400 to 600 nm. This is patterned into a predetermined shape and processed into the wiring electrode 6 and the signal line 6a. On this, for example, PSG or the like is deposited with a thickness of about 400 nm by the atmospheric pressure CVD method to form the second interlayer insulating film 5. After that, a hydrogenation process is performed to improve the performance of the TFT. In this hydrogenation step, the drive substrate 0 is exposed to hydrogen plasma, for example. Alternatively, P-SiN x films are stacked and annealed to diffuse hydrogen into the semiconductor thin film 2. After this hydrogenation step, an opening for making an electrical connection with the pixel electrode is provided in the second interlayer insulating film 5. On top of this, a light-shielding metal film such as Ti, Al, TiN x , Mo, Cr,
5 or W of these silicides by means such as sputtering
A film is formed with a thickness of about 0 to 1000 nm, patterned into a predetermined shape, and processed into a black mask 7.
【００１４】このブラックマスク７上に、例えば顔料を
分散した有機感光材料からなるカラーレジストを０．５
〜３．０μｍ程度の膜厚で塗布し、露光、現像、焼成を
行ない、カラーフィルタ８，９，１０を形成する。この
工程は赤、緑、青毎に異なったカラーレジストを用い、
上述した露光、現像、焼成を３回繰り返し、ＲＧＢ三原
色のカラーフィルタ８，９，１０を集積形成する。この
際、各カラーフィルタ８，９，１０を格子状にパタニン
グし、画素開口部Ａにのみ残している。従って、非開口
部Ｂからは除去されている。On the black mask 7, for example, 0.5 color resists made of an organic photosensitive material in which a pigment is dispersed are formed.
The color filters 8, 9, and 10 are formed by applying a film having a thickness of about 3.0 μm, exposing, developing, and baking. This process uses different color resists for red, green and blue,
The above-described exposure, development, and baking are repeated three times to integrally form the color filters 8, 9, 10 of the three primary colors of RGB. At this time, each of the color filters 8, 9 and 10 is patterned in a lattice shape and is left only in the pixel openings A. Therefore, it is removed from the non-opening portion B.
【００１５】このカラーフィルタ８，９，１０上に、有
機透明材料からなる平坦化膜１１をスピンコートし、
１．０〜３．０μｍ程度の膜厚で成膜する。この有機透
明材料としてはアクリル樹脂やポリイミド樹脂を用いる
事ができる。この工程で、駆動基板０上の凹凸が平坦化
され、液晶１４の配向性に優れた基板構造が得られる。
同時に、カラーフィルタ８，９，１０中に含まれる不純
物が液晶１４に拡散する事を防止できる。この後、平坦
化膜１１にコンタクトホールＣＯＮを開口する。前述し
た様に、このコンタクトホールＣＯＮはカラーフィルタ
から外れた位置に設けるので、微細化できる。次いで、
例えばＩＴＯ等からなる透明導電膜を５０〜２００nmの
厚みでスパッタ等により成膜し、所定の形状にパタニン
グして画素電極１に加工する。以上で駆動基板０の積層
構造が完成する。この後、配向膜を塗布しラビング処理
後、所定の間隙を介して対向基板１２と接合する。この
間隙に液晶１４を注入してアクティブマトリクス型のカ
ラー表示装置が完成する。A flattening film 11 made of an organic transparent material is spin-coated on the color filters 8, 9 and 10.
The film is formed with a film thickness of about 1.0 to 3.0 μm. As the organic transparent material, acrylic resin or polyimide resin can be used. In this step, the irregularities on the drive substrate 0 are flattened, and a substrate structure having excellent alignment of the liquid crystal 14 is obtained.
At the same time, the impurities contained in the color filters 8, 9 and 10 can be prevented from diffusing into the liquid crystal 14. After that, a contact hole CON is opened in the flattening film 11. As described above, since the contact hole CON is provided at a position off the color filter, it can be miniaturized. Then
For example, a transparent conductive film made of ITO or the like having a thickness of 50 to 200 nm is formed by sputtering or the like, patterned into a predetermined shape, and processed into the pixel electrode 1. With the above, the laminated structure of the drive substrate 0 is completed. After that, an alignment film is applied and subjected to a rubbing treatment, and then bonded to the counter substrate 12 via a predetermined gap. The liquid crystal 14 is injected into this gap to complete an active matrix type color display device.
【００１６】図３は、本発明にかかるカラー表示装置の
第２実施例を示す模式的な部分断面図である。基本的に
は図１及び２に示した第１実施例と同様であり、対応す
る部分には対応する参照番号を付して理解を容易にして
いる。異なる点は、第１実施例がトップゲート型のＴＦ
Ｔを採用したのに対し、本実施例はボトムゲート型のＴ
ＦＴを画素電極駆動用のスイッチング素子に用いてい
る。この構造を作成する場合には以下の工程を行なう。
先ず、透明基板０上に多結晶シリコンあるいはＭｏＳ
ｉ，ＷＳｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ／Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔ
ｉ，Ｃｒ等の金属を成膜し、所定の形状にパタニングし
てゲート電極３やゲート線に加工する。このゲート電極
形成後、ＳｉＯ2 ，ＳｉＯx Ｎy 等をスパッタ法又はプ
ラズマＣＶＤ法等により約１００〜２００nmの厚みで成
膜し、ゲート絶縁膜１５とする。場合によっては、金属
ゲート電極３の陽極酸化膜をゲート絶縁膜に用いても良
い。あるいは、陽極酸化膜とＳｉＯ2 ，ＳｉＯx Ｎy 等
を重ねてゲート絶縁膜にしても良い。続いて、多結晶シ
リコン、非晶質シリコン等をスパッタ法、プラズマＣＶ
Ｄ法等により約３０〜８０nmの厚みで成膜し、活性層と
なる半導体薄膜２を設ける。必要ならば、エキシマレー
ザ等を照射し結晶化させる。プラズマＣＶＤ法を用いる
場合は、ゲート絶縁膜１５と半導体薄膜２を連続的に成
膜できる。半導体薄膜２を形成した後、ＳｉＯ2 を成膜
し所定の形状にパタニングして保護膜１６とする。これ
をマスクとしてイオンドーピング又はイオンインプラン
テーションにより不純物を半導体薄膜２に打ち込みソー
ス／ドレイン領域を形成する。イオン打ち込みに代え、
プラズマＣＶＤで形成したドープト非晶質シリコン等を
用い不純物拡散を行なっても良い。この様にして完成し
たボトムゲート型のＴＦＴを第１層間絶縁膜４で被覆す
る。これにコンタクトホールを開口した後、ＭｏＳｉ，
Ｗ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｔａ，Ｍｏ／Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ，Ｔｉ，
Ｃｒ等の金属膜を形成し、所定の形状にパタニングして
配線電極６に加工する。次いで、常圧ＣＶＤ法等により
第２層間絶縁膜５を形成する。この層間絶縁膜５にも予
めコンタクトホールを開口する。次いで、金属膜、例え
ばＴｉ，Ａｌ，ＴｉＮx ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｗ又はこれ等の
金属シリサイド等をスパッタ法により５０〜１０００nm
程度の厚みで成膜し、所定の形状にパタニングしてブラ
ックマスク７に加工する。このブラックマスク７の上に
カラーフィルタ８，９を格子状にパタニング形成する。
この形成方法は第１実施例と同様である。さらに、カラ
ーフィルタ８，９を被覆する様に平坦化膜１１を成膜す
る。この平坦化膜１１を透明な有機感光材料で構成した
場合、精密なフォトリソグラフィによりコンタクトホー
ルＣＯＮを開口できる。カラーフィルタ８，９を構成す
るカラーレジストと異なり、平坦化膜１１を構成する有
機透明感光材料（例えばフォトレジスト）は顔料を含有
していない為解像度に何等問題はない。この後、透明導
電膜を成膜した後格子状にパタニングして画素電極１を
形成する。FIG. 3 is a schematic partial sectional view showing a second embodiment of the color display device according to the present invention. Basically, it is similar to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and corresponding parts are designated by corresponding reference numerals to facilitate understanding. The difference is that the first embodiment is a top gate type TF.
Whereas T is adopted, this embodiment is a bottom gate type T
The FT is used as a switching element for driving the pixel electrode. When creating this structure, the following steps are performed.
First, on the transparent substrate 0, polycrystalline silicon or MoS
i, WSi, Al, Ta, Mo / Ta, Mo, W, T
A metal such as i or Cr is deposited and patterned into a predetermined shape to form the gate electrode 3 and the gate line. After forming the gate electrode, SiO 2 , SiO x N y or the like is formed into a film having a thickness of about 100 to 200 nm by a sputtering method, a plasma CVD method or the like to form a gate insulating film 15. In some cases, the anodic oxide film of the metal gate electrode 3 may be used as the gate insulating film. Alternatively, a gate insulating film may be formed by stacking an anodic oxide film and SiO 2 , SiO x N y or the like. Subsequently, polycrystalline silicon, amorphous silicon, etc. are sputtered and plasma CV is used.
A semiconductor thin film 2 to be an active layer is provided by forming a film with a thickness of about 30 to 80 nm by the D method or the like. If necessary, it is crystallized by irradiation with an excimer laser or the like. When the plasma CVD method is used, the gate insulating film 15 and the semiconductor thin film 2 can be continuously formed. After forming the semiconductor thin film 2, a SiO 2 film is formed and patterned into a predetermined shape to form a protective film 16. Using this as a mask, impurities are implanted into the semiconductor thin film 2 by ion doping or ion implantation to form source / drain regions. Instead of ion implantation,
Impurity diffusion may be performed using doped amorphous silicon formed by plasma CVD. The bottom gate type TFT thus completed is covered with the first interlayer insulating film 4. After opening a contact hole in this, MoSi,
W, Si, Al, Ta, Mo / Ta, Mo, W, Ti,
A metal film of Cr or the like is formed, patterned into a predetermined shape, and processed into the wiring electrode 6. Then, the second interlayer insulating film 5 is formed by the atmospheric pressure CVD method or the like. Contact holes are also opened in advance in this interlayer insulating film 5. Then, a metal film such as Ti, Al, TiN x , Mo, Cr, W or a metal silicide of these is sputtered to a thickness of 50 to 1000 nm.
The black mask 7 is processed by forming a film with a certain thickness and patterning it into a predetermined shape. Color filters 8 and 9 are patterned on the black mask 7 in a grid pattern.
This forming method is similar to that of the first embodiment. Further, a flattening film 11 is formed so as to cover the color filters 8 and 9. When the flattening film 11 is made of a transparent organic photosensitive material, the contact hole CON can be opened by precise photolithography. Unlike the color resists forming the color filters 8 and 9, the organic transparent photosensitive material (eg photoresist) forming the flattening film 11 does not contain a pigment, so that there is no problem in resolution. Then, a transparent conductive film is formed and then patterned in a lattice pattern to form the pixel electrode 1.
【００１７】[0017]
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、カ
ラーフィルタは駆動基板上に格子状にパタニングされ、
個々の画素開口部のみに配置し、非開口部からは除去さ
れている。画素電極はカラーフィルタが除去された非開
口部に設けたコンタクトホールを通じて対応するスイッ
チング素子に電気接続している。従って、カラーフィル
タには何等コンタクトホールを開口する必要がないの
で、従来問題となっていた画素電極とスイッチング素子
との間のコンタクト不良を改善する事ができた。As described above, according to the present invention, the color filter is patterned in a grid pattern on the driving substrate,
It is arranged only in the individual pixel openings, and is removed from the non-openings. The pixel electrode is electrically connected to the corresponding switching element through a contact hole provided in the non-opening portion where the color filter is removed. Therefore, since it is not necessary to open a contact hole in the color filter, it is possible to improve the contact failure between the pixel electrode and the switching element, which has been a problem in the past.
【図１】本発明にかかるカラー表示装置の第１実施例を
示す模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a color display device according to the present invention.
【図２】図１に示した第１実施例の模式的な平面図であ
る。FIG. 2 is a schematic plan view of the first embodiment shown in FIG.
【図３】本発明にかかるカラー表示装置の第２実施例を
示す模式的な部分断面図である。FIG. 3 is a schematic partial sectional view showing a second embodiment of the color display device according to the present invention.
【図４】従来のカラー表示装置の一例を示す模式的な部
分断面図である。FIG. 4 is a schematic partial cross-sectional view showing an example of a conventional color display device.
【図５】従来のカラー表示装置の他の例を示す模式的な
部分断面図である。FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing another example of a conventional color display device.
【図６】図５に示した従来のカラー表示装置の模式的な
部分平面図である。6 is a schematic partial plan view of the conventional color display device shown in FIG.
０ 駆動基板 １ 画素電極 ２ 半導体薄膜 ３ ゲート電極 ４ 第１層間絶縁膜 ５ 第２層間絶縁膜 ６ 配線電極 ７ ブラックマスク ８ カラーフィルタ ９ カラーフィルタ １０ カラーフィルタ １１ 平坦化膜 １２ 対向基板 １３ 対向電極 １４ 液晶 0 driving substrate 1 pixel electrode 2 semiconductor thin film 3 gate electrode 4 first interlayer insulating film 5 second interlayer insulating film 6 wiring electrode 7 black mask 8 color filter 9 color filter 10 color filter 11 flattening film 12 counter substrate 13 counter electrode 14 liquid crystal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 祐子 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 国井 正文 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yuko Inoue 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation (72) Masafumi Kunii 6-735 Kitashinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation
Claims (3)
基板と該間隙に保持された電気光学物質とを備え、一方
の透明基板は格子配列した画素開口部と個々の画素開口
部を囲む非開口部とを有し、画素開口部には透明電極が
形成される一方非開口部には該透明電極を駆動するスイ
ッチング素子及び必要な配線が形成され、他方の透明基
板は該透明電極に対面する別の透明電極を有するカラー
表示装置であって、 前記一方の透明基板には着色膜からなるカラーフィルタ
が形成されており、該着色膜は格子状にパタニングされ
個々の画素開口部のみに配置し非開口部からは除去され
ている事を特徴とするカラー表示装置。1. A pair of transparent substrates bonded to each other through a predetermined gap and an electro-optical material held in the gap, one transparent substrate surrounding the pixel openings arranged in a lattice pattern and the individual pixel openings. A transparent electrode is formed in the pixel opening, a switching element for driving the transparent electrode and necessary wiring are formed in the non-opening, and the other transparent substrate is the transparent electrode. A color display device having another transparent electrode facing each other, wherein a color filter made of a colored film is formed on the one transparent substrate, and the colored film is patterned in a grid pattern so that only individual pixel openings are formed. A color display device characterized by being arranged and removed from the non-opening part.
下層と透明電極が属する上層との間に介在し、該透明電
極は着色膜が除去された非開口部に設けたコンタクトホ
ールを通じて対応するスイッチング素子に電気接続して
いる事を特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。2. The colored film is interposed between a lower layer to which a switching element belongs and an upper layer to which a transparent electrode belongs, and the transparent electrode is provided with a corresponding switching element through a contact hole provided in a non-opening portion where the colored film is removed. The color display device according to claim 1, wherein the color display device is electrically connected to.
した薄膜トランジスタからなるスイッチング素子を被覆
する様に遮光膜がパタニング形成されている事を特徴と
する請求項１記載のカラー表示装置。3. The color display device according to claim 1, wherein a light shielding film is patterned on the one transparent substrate so as to cover a switching element formed of a thin film transistor formed in a non-opening portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33589294A JPH08179376A (en) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Color display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33589294A JPH08179376A (en) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Color display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08179376A true JPH08179376A (en) | 1996-07-12 |
Family
ID=18293544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33589294A Pending JPH08179376A (en) | 1994-12-22 | 1994-12-22 | Color display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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