JPH1152415A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画素電極と薄膜トランジスタとの間の容量結
合を相互の接続信頼性を低下することなく低減する。 【解決手段】 アレイ基板１０２上に薄膜トランジスタ
１０５をアレイ状に配設し、薄膜トランジスタ１０５の
上側に、ポジ型感光性樹脂のポリマーからなる第１の絶
縁層１１１と、着色されたネガ型感光性樹脂のポリマー
からなる第２の絶縁膜１１２とを積層し、これらの層間
絶縁層の上側から画素電極１０１を配設する。成形性を
損なうことなく層間絶縁層を厚くできるので、画素電極
１０１とソース電極１０５ｓとの間にマイクロクラック
や断線などの接続不良を生じることなく、画素電極１０
１と薄膜トランジスタ１０５との間の容量結合を低減す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示素子に関
し、特に反射型液晶表示素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】パーソナルコンピュータ、ワードプロセ
ッサ、ＥＷＳなどのＯＡ機器、電卓、電子ブック、電子
手帳、ＰＤＡ、携帯テレビ、携帯電話、携帯ＦＡΧに用
いられる表示装置は、バッテリー駆動する必要があり低
消費電力である必要がある。

【０００３】従来、薄型ディスプレイとして、液晶表示
素子（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ、フラットＣＲ
Ｔ等が知られている。特に液晶表示素子は消費電力など
を考えると最も適しており、実用化が進んでいる。

【０００４】液晶表示素子のうち、ディスプレイの表示
面を直接見るようにしたものを直視型という。直視型の
液晶表示素子には背面に蛍光ランプなどの照明光学系を
組み込む透過型と、周囲光を利用する反射型とがある。
このうち前者はバックライトに要する消費電力が大きく
低消費電力化には向いていない。これはバックライトが
１Ｗ以上と消費電力が大きいため、バッテリー駆動で２
〜３時間程度しか使用できないからである。したがって
携帯情報機器のディスプレイとしては反射型が最も注目
されている。

【０００５】反射型液晶表示素子は、液晶方式の違いな
どにより、光反射板を使うタイプと光吸収板を使うタイ
プがある。前者はアルミ箔などの光反射板が液晶表示素
子を構成する背面ガラス基板に偏光板と表面が梨地状の
反射板とを重ねて貼り付けられている。後者は黒紙など
の光吸収板が背面ガラス基板に貼り付けられている。こ
のような反射型液晶表示素子は非発光であるので消費電
力が少なくなる。

【０００６】ところが従来の反射型液晶表示素子は、明
るいペーパーホワイトな表示はできず、これにより当然
鮮やかなカラー表示もできなかった。透過型ＴＦＴ−液
晶表示素子の画質に匹敵する反射型液晶表示素子を開発
する上で、このことが大きな技術課題になっている。

【０００７】反射型液晶表示素子には、ＥＣＢ（Ｅｌｅ
ｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｂｉｒｅ
ｆｒｉｇｅｎｃｅ）方式、ＧＨ（Ｇｕｅｓｔ Ｈｏｓ
ｔ）方式、ＴＮ（Τｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）方
式（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃを含
む）、ＰＤＬＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ
Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）等を使う散乱反射液晶
方式、コレステリック液晶等を使う選択反射液晶方式等
がある。

【０００８】ＥＣＢモードやＴＮモードを用いる場合に
は偏光板が必要である。偏光板は光の透過率が４０％程
度なので光の利用効率が悪くなってしまう。反射型表示
装置の場合、その表示装置の明るさは、表示装置に入射
した光の何％が反射されるかを表す反射率で評価され
る。反射率の計測は通常、拡散反射光を積分球で積分す
ることによって行われる。例えば新聞紙は６０％程度、
上質紙は８０％程度、酸化マグネシウム、硫酸バリウム
などの粉体は９９％以上の高い反射率をそれぞれ有して
いる。

【０００９】偏光板を必要とする表示モードを用いた液
晶表示素子では４０％以上の反射率を得ることはでき
ず、十分な表示品質を得ることは困難である。明るくペ
ーパーホワイトな表示を実現するためには約６０％以上
の反射率を確保することが必要である。

【００１０】偏光板を必要としない表示モードを用いた
例えば散乱反射液晶方式、選択反射液晶方式などの液晶
表示素子は、偏光板による光の利用率の低下がない反射
率を向上することが可能である。

【００１１】例えば散乱反射液晶方式の液晶表示素子で
は、電圧無印加状態で光を散乱し、電圧印加状態で光を
透過させるようなＰＤＬＣなどの液晶を用いる。ＰＤＬ
Ｃは、高分子マトリクスに液晶組成物が小さな液滴状あ
るいはネットワーク状に分散して存在し、前述のような
電圧特性を示す。

【００１２】また例えば、選択反射液晶方式の液晶表示
素子では、電圧印加状態で、ある特定の波長領域で光の
円偏光の一方の成分を選択的に反射させ、電圧無印加状
態で光を透過させるような、例えばコレステリック液晶
などの液晶を用いる。反射する光の波長領域と円偏光の
成分は、コレステリック液晶の電圧無印加状態における
プレーナ状態においてその螺旋方向、螺旋ピッチ及び屈
折率の条件から定まる。電圧を印加すると弱い散乱成分
を有する半透明状態のフォーカルコニック状態を経て、
螺旋構造が消失する透明なホメオトロピック状態とな
る。

【００１３】散乱反射液晶方式および選択反射液晶方式
において、モノクロ表示またはカラー表示をする場合、
液晶表示素子を構成する液晶層の背面側に光吸収性物質
を配設して光透過状態での黒表示を行っている。

【００１４】ところで、これら液晶表示素子でドットマ
トリクス表示を行う場合、画素単位で画像情報を伝える
必要がある。マトリクス駆動の方法として単純マトリク
ス駆動、アクティブマトリクス駆動がある。前者はＶ−
Ｔ（電圧一透過率）特性において急峻性が必要である。
後者にはアクティブ素子がトランジスタのＴＦＴ方式が
ある。ＴＦＴ方式は一画素の電圧は任意に設定でき、ド
ット数（画素数）の多い表示に適していると言える。以
降は主にＴＦＴ方式を中心に記述する。

【００１５】このように従来の散乱反射液晶方式および
選択反射液晶方式では、透明画素電極はネガ型着色性感
光性樹脂のスルーホールを介して下部の薄膜トランジス
タのソース電極と接続される。ネガ型の着色性感光性樹
脂は、露光により光が照射された部分が光重合反応など
によりポリマー化されて現像後にも残り、スルーホール
などの光が照射されなかった部分が現像により除去され
る（ポジ型はこの逆）。このネガ型感光性樹脂層中に分
散させた顔料や染料が光を吸収し、入射光を着色する。

【００１６】上述のように従来の散乱反射液晶方式およ
び選択反射液晶方式などの反射型液晶表示素子では、透
明画素電極は着色したネガ型感光性樹脂ポリマーに形成
されたスルーホールを介して薄膜トランジスタのソース
電極と接続される。このとき、画素電極と、信号線・ゲ
ート線・薄膜トランジスタとの間に形成される容量性カ
ップリングを低減させるために、薄膜トランジスタと画
素電極との間に配設される絶縁性樹脂膜を厚くする必要
がある（例えば６μｍ以上）。また、画素へ入射する光
を十分着色、乃至吸収するためにもこの絶縁性樹脂層の
膜厚を厚くする必要がある。

【００１７】しかし、ネガ型感光性樹脂は、加工性（現
像性）とパターン精度がポジ型感光性樹脂と比較してよ
くない。このため、スルーホールの断面形状を滑らかに
形成することが困難で、絶縁性樹脂層を厚くすると画素
電極の段切れが多発するという問題がある。

【００１８】図９は従来の液晶表示素子のスルーホール
の形状を概略的に示す図である。スルーホール９１の断
面形状を良好に維持するためには層間絶縁膜９２の膜厚
４μｍ程度が限界であった。しかしこの膜厚では、画素
電極９３とこの下部に配設される薄膜トランジスタの間
の容量結合を抑制するには不十分である。そこで、膜厚
をさらに厚くしようとすると図示したように画素電極９
３のソース電極９６との接続部にマイクロクラック９４
や断線９５などの接続不良が生じるという問題がある。

【００１９】また、感光性樹脂層に混合、分散した顔料
等が露光時に光を吸収するため、特に黒色のネガ型の感
光性樹脂では感光性樹脂自体の光重合反応が不十分にな
りやすく、加工性がさらに悪くなるという問題もあっ
た。

【００２０】一方、ポジ型感光性樹脂を用いると十分な
着色性が得られず、表示品質が低下してしまうという問
題がある。

【００２１】このように、従来のネガ型感光性樹脂を用
いた層間絶縁膜では、膜を厚くするとスルーホールで画
素電極の段切れが発生するという問題があった。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決するためになされたものである。すなわち本
発明は、画素電極と薄膜トランジスタとの間の接続信頼
性を低下させることなく画素電極と薄膜トランジスタと
の間の容量結合を抑制した表示品質の優れた液晶表示素
子を提供することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このような問題点を解決
するために、本発明の液晶表示素子は以下のような構成
を備えている。

【００２４】本発明の液晶表示素子は、マトリクス状に
配列した画素領域を有する第１の基板と、前記第１の基
板との間に液晶層を挟持する第２の基板と、前記第１の
基板上に前記画素領域ごとに配設された、表示信号を選
択的に供給するスイッチング素子と、前記第１の基板上
に前記画素領域ごとに配設された、ポジ型感光性樹脂ポ
リマーからなる第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に
配設され、着色されたネガ型感光性樹脂ポリマーからな
る第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層の上側から前記ス
イッチング素子と接続するように配設された第１の電極
と、前記第２の基板の前記液晶層を挟持する面に配設さ
れた第２の電極とを具備したことを特徴とする。第２の
絶縁層は少なくとも可視光の一部を吸収するように着色
することが好適である。また、着色の色は単色に限ら
ず、複数の色（例えばＲＧＢやＣＭＹなど）に着色する
ようにしてもよい。

【００２５】また本発明の液晶表示素子は、マトリクス
状に配列した画素領域を有する第１の基板と、前記第１
の基板との間に液晶層を挟持する第２の基板と、前記第
１の基板上に前記画素領域ごとに配設された、表示信号
を選択的に供給するスイッチング素子と、前記スイッチ
ング素子の上側から前記第１の基板上に配設された、ポ
ジ型感光性樹脂ポリマーからなる第１の絶縁層と、前記
第１の絶縁層上に配設され、着色されたネガ型感光性樹
脂ポリマーからなる第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層
上に、この第２の絶縁層の前記スイッチング素子と重な
る領域が露出するように前記画素領域毎に配設された反
射能を有する第１の電極と、前記第１の絶縁層と前記第
２の絶縁層とを貫通して前記スイッチング素子と前記反
射画素電極とを接続する手段と、前記第２の基板の前記
液晶層を挟持する面に配設された第２の電極とを具備し
たことを特徴とする。

【００２６】前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層との
間に、前記画素電極と前記スイッチング素子との容量結
合を低減するように配設されたシールド電極をさらに具
備するようにしてもよい。

【００２７】すなわち、本発明の液晶表示素子は、液晶
層を駆動する配線やスイッチング素子等が存在するアレ
イ基板側の画素電極の下側にポジ型の感光性樹脂のポリ
マーと着色されたネガ型感光性樹脂のポリマーの積層構
造を設けたものである。一般的に、ネガ型感光性樹脂の
方がポジ型感光性樹脂よりも顔料・染料と樹脂（主にレ
ジスト）との相性がよく、化学的に安定で、かつ得られ
る色純度（彩度）が高い。このため、ポジ型感光性樹脂
は透明な絶縁層としての用途が多い。一方、フォトエッ
チングプロセスにおけるパターンの加工性（断面形状や
現像性）、パターン精度などは逆にポジ型感光性樹脂層
の方が優れている。

【００２８】着色されたネガ型感光性樹脂ポリマーは良
好な加工性を維持するために４μｍ程度をその膜厚の上
限とするようにすることが好適である。したがって下地
層となるポジ型感光性樹脂のポリマーからなる第１の絶
縁膜を厚く成膜すれば、層間絶縁膜全体としての膜厚が
大きくなる。ネガ型感光性樹脂のポリマーと、ポジ型感
光性樹脂のポリマーとを積層する順番は任意である。

【００２９】着色された第２の絶縁層は、薄膜トランジ
スタなどの駆動用能動素子の上部に配置することが望ま
しい。これにより、例えば画素電極により薄膜トランジ
スタを遮光することができない場合にも薄膜トランジス
タのリーク電流が低減される。 また、第１の絶縁層、
第２の絶縁層の内部または第１の絶縁層と第２の絶縁層
との間にシールド電極を配置するようにしてもよい。シ
ールド電極を配設することにより、画素電極と薄膜トラ
ンジスタ、走査線、信号線などとのあいだの容量結合が
低減する。また、シールド電極の下側にさらに別の回路
を作り込むことができるので、設計の自由度が向上す
る。

【００３０】また、第２の絶縁層などの着色した絶縁層
を表示領域全面にわたって配設することにより、隣接す
る画素電極の隙間からの反射・光もれが低減し、表示品
質が向上する。

【００３１】この絶縁性樹脂層はそれより下側に配設さ
れる層の凸凹を極力平坦化できるような絶縁性材料を用
いて形成するとが好ましいが、必ずしも第１の絶縁層と
第２の絶縁層の２層のみで形成する必要はない。例えば
第１の絶縁層と第２の絶縁層とを複数積層するようにし
てもよいし、薄膜トランジスタの上側を窒化シリコン
膜、酸化シリコン膜などからなるパッシベーション膜で
被覆し、この上側に第１の絶縁層、第２の絶縁層とを積
層するようにしてもよい。

【００３２】画素電極を構成する導電性材料は、用途に
応じてある特定の波長領域を吸収したり、逆に可視光領
域を透過、反射するような材料を必要に応じて選択して
用いるようにすればよい。

【００３３】このように本発明の液晶表示素子は、薄膜
トランジスタやＭＩＭなどの画素電極を駆動するための
スイッチング素子やＣｓ配線などの上部に、ネガ型感光
性樹脂のポリマーとポジ型感光性樹脂のポリマーとを積
層し、さらにその上に画素電極を形成したものである。
着色に適したネガ型感光性樹脂のポリマーからなる第２
の絶縁膜は良好な加工性を維持するために約４μｍ程度
を膜厚の上限としている。したがって、ポジ型感光性樹
脂ポリマーからなる第１の絶縁膜を厚く成膜しすること
により、層間絶縁膜全体としての膜厚を、画素電極と、
信号線・ゲート線・薄膜トランジスタなどとの容量性カ
ップリングが低減するように調節することができる。ま
た、ポジ型感光性樹脂は、スルーホールなどの加工性と
パターン精度にすぐれるため、ネガ型感光性樹脂を用い
る場合よりもスルーホール径を小さくすることができ
る。また、断面形状もなめらかにできるため、より厚く
成膜することができる。ポジ型感光性樹脂のポリマーか
らなる第１の絶縁膜は、必ずしも可視光領域の電磁波を
すべて透過する必要はなく着色していてもよい。

【００３４】このように、ポジ型感光性樹脂のポリマー
からなる第１の絶縁膜とネガ型感光性樹脂のポリマーか
らなる第２の絶縁性膜とを積層することにより、層間絶
縁膜全体としての厚膜化が容易になり、容量性カップリ
ングを低減できる。同時に、スルーホールの断面形状を
維持できるので、画素電極が段切れすることもなく、画
素電極と下地電極のコンタクト不良を低減できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の液晶表示素子につ
いてさらに詳細に説明する。

【００３６】（実施形態１）図１は本発明の液晶表示素
子の断面構造を概略的に示す図であり、図２は本発明の
液晶表示素子の構成を概略的に示す図である。この液晶
表示装置は、マトリクス状に画素電極１０１が配設され
たアレイ基板１０２と、対向電極１０３が配設された対
向基板１０４との間に液晶層１００を挟持したものであ
る。画素電極１０１、対向電極１０３はＩＴＯから形成
され透光性を有している。画素電極１０１は薄膜トラン
ジスタ１０５のソース電極１０５ｓと接続されている。
薄膜トランジスタ１０５のドレイン電極１０５ｄは信号
線１１０と接続されており、半導体層１０５ａとオーミ
ック接合したソース電極１０５ｓとドレイン電極１０５
ｄとの間の導通状態は、走査線１０７と接続されたゲー
ト電極１０５ｄの電位により制御される。半導体層１０
５ａはここではａ−Ｓｉを用いており、オーミックコン
タクト層にはｎ⁺ ａ−Ｓｉを用いている。また、半導体
層１０５ａとゲート電極１０５ｄとの間にはＳｉＯx
膜、ＳｉＮx膜、あるいはこれらの積層膜からなるゲー
ト絶縁膜１０５ｉにより絶縁されている。

【００３７】走査線１０７には走査線駆動回路１０８に
よりゲート電極１０５ｄの電位を制御する走査信号が供
給され、薄膜トランジスタ１０５がオン状態のとき信号
線駆動回路１０９より信号線に供給される表示信号がサ
ンプリングされ画素電極１０１に印加される。対向電極
１０９には、図示しない対向電極より所定の電位（例え
ば基準電位）が供給されている。

【００３８】画素電極１０１と薄膜トランジスタ１０５
との間の層間絶縁層としては、ネガ型感光性樹脂ポリマ
ーからなる第１の絶縁層１１１と、ポジ型感光性ポリマ
ーからなる第２の絶縁層１１２とを積層して用いてい
る。この例では第２の絶縁層１１２は液晶層１００の光
透過時に黒表示を行うように黒色に着色されている。こ
の場合液晶層はＰＤＬＣ（Polymer Dispersed Liquid C
rystal）やコレステリック液晶などからなる液晶層を複
数層積層したものを用いるようにしてもよい。

【００３９】ソース電極１０５ｓと画素電極１０１との
間の接続は、第１の絶縁層１１１と第２の絶縁層１１２
とを貫通して形成されたスルーホール１１３により形成
されている。図３は本発明の液晶表示素子が備えるスル
ーホール１１３の断面形状の例を概略的に示す図であ
る。このスルーホール１１３は、層間絶縁層としてネガ
型感光性樹脂ポリマーからなる第１の絶縁層１１１と、
ポジ型感光性ポリマーからなる第２の絶縁層１１２とを
積層して用いているため断線が生じたり、マイクロクラ
ックが生じたりしないような形状に形成されている。

【００４０】したがって、第２の絶縁層１１２の上面か
らソース電極１０５ｓまでを画素電極１０１により滑か
に連続して被覆することができ、画素電極１０１にマイ
クロクラックや断線などが発生するのを防止することが
できる。

【００４１】このような構成を採用することにより、画
素電極１０１と薄膜トランジスタ１０５との間の接続信
頼性を低下させることなく層間絶縁層の膜厚を大きくす
ることができる。したがって、画素電極１０１と薄膜ト
ランジスタ１０５との間の容量結合による表示品質の低
下を抑制することができる。

【００４２】また、層間絶縁層の膜厚を厚くするにあた
って、上層に着色性の良好なネガ型感光性樹脂のポリマ
ーを配設しているため、例えば画素電極としてＩＴＯ
（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明電極
を用いる場合においても、液晶層１００の光透過状態で
十分な黒色表示あるいは着色表示を実現することができ
る。したがってコントラストを高くすることができ、表
示品質を向上することができる。

【００４３】（実施形態２）図１に例示した本発明の液
晶表示素子では、液晶層１００が光透過状態のときに黒
表示を行うものであったが、第２の絶縁層１１２を例え
ばＲＧＢなどのようなカラー表示を可能とするような色
に着色するようにしてもよい。

【００４４】図４は本発明の液晶表示素子の断面構造の
別の例を概略的に示す図である。この液晶表示素子は赤
色に着色された第２の絶縁層１１２Ｒと、緑色に着色さ
れた第２の絶縁層１１２Ｇと、青色に着色された第２の
絶縁層１１２Ｂとを備えている。着色された第２の絶縁
層の色は、画素でき１０１ごとに分離して形成されてい
る。

【００４５】図５は、図４に例示した本発明の液晶表示
素子の変形例であり、スイッチング素子として薄膜トラ
ンジスタ１０５の代わりにＭＩＭ１０５ｍを用いたもの
である。

【００４６】このような構成を採用することにより、画
素電極１０１と薄膜トランジスタ１０５との間の接続信
頼性を低下させることなく層間絶縁層の膜厚を大きくす
ることができる。したがって、画素電極１０１と薄膜ト
ランジスタ１０５との間の容量結合による表示品質の低
下を抑制することができる。

【００４７】また、層間絶縁層の膜厚を厚くするにあた
って、上層に着色性の良好なネガ型感光性樹脂のポリマ
ーを配設しているため、例えば画素電極１０１としてＩ
ＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などの透明
電極を用いる場合においても、液晶層１００の光透過状
態で十分な着色表示を実現することができる。したがっ
てコントラストを高くすることができ、表示品質を向上
することができる。

【００４８】（実施形態３）つぎに、図１に例示したよ
うな本発明の液晶表示素子の製造方法の例について説明
する。まずはガラスなどからなる絶縁性基板１０２上に
ゲート電極１０５ｇ、ゲート伝１０７となる金属を例え
ばマグネトロンＤＣスパッタ法などにより成膜する。こ
こでゲート電極１０５、ゲート線１０７を形成する金属
材料としては、例えばＡｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ等の
金属やこれらを積層したもの、あるいはこれらの合金等
を用いるようにしてもよい。またＡｌなどをパターンを
形成したものにこれらの金属、また合金で覆った積層構
造の配線材料を用いることもできる。また、図に示して
いないが、アレイ基板１０２としてアルカリガラスなど
を用いる場合には、ＳｉＯx （酸化シリコン）などの絶
縁膜で出来たアンダーコート膜を形成してもよい。

【００４９】次にＳｉＯx 、ＳｉＮx （窒化シリコン）
などのシリコン系絶縁膜からなる厚さ約４００ｎｍのゲ
ート絶縁膜１０５ｇ、ａ−Ｓｉからなる厚さ約１００ｎ
ｍの半導体膜１０５ａ、ＳｉＯx からなり厚さ約３００
ｎｍのチャネル保護膜１０５ｅをプラズマＣＶＤ法など
により連続的に成膜する。その後、ポジ型のフォトレジ
ストを塗布し、アレイ基板１０２の裏面側から紫外光を
照射して露光し、現像してゲート電極１０５ｇとほぼ同
じ幅のレジストパターンを形成する。なお、現像する前
に通常のマスク露光によってゲート幅と直行する方向の
チャネル保護膜の端部を自己整合的に決定することがで
きるので、この製造例ではこのような工程を採用してい
る。

【００５０】また、裏面露光を用いずにマスク露光だけ
でチャネル保護膜１０５ｅのパターンを形成するように
してもよい。この場合にはゲート金属とのマスク合わせ
精度に基づく合わせマージンをとる必要がある。

【００５１】次にチヤネル保護膜１０５ｅをエッチング
してパターニングした後、コンタクト層となるｎ⁺ ａ−
Ｓｉなどの不純物半導体を厚さ約５０ｎｍにわたってＣ
ＶＤ法などにより成膜する。ｎチャネルの薄膜トランジ
スタを製造する場合は例えば燐を不純物として導入すれ
ばよい。ここではＣＶＤ法によりＰＨ₃ ガスを成膜中に
導入することによりして燐イオンをドープしながらｎ⁺
ａ−Ｓｉ膜を成膜しているが、チャネル保護膜１０５ｅ
をマスクとしてａ−Ｓｉ膜にイオンドーピング法等を用
いて直接燐のイオンをａ−Ｓｉ膜に注入してｎ⁺ ａ−Ｓ
ｉ膜を形成するようにしてもよい。

【００５２】次に、Ｍｏなどの金属を約５０ｎｍにわた
ってマグネトロンスパッタ法で成膜し、パターニングを
行ってシリコンの島状領域を形成する（図面上ではソー
ス電極１０５ｓ、ドレイン電極１０５ｄに含めてい
る）。

【００５３】さらにマグネトロンスパッタ法で厚さ約１
μｍのＭｏなどからなる金属膜を成膜し、ソース電極１
０５ｓ、ドレイン電極１０５ｄを形成する（なお、本発
明では、画素電極側をソース電極、信号線側をドレイン
電極とよぶが、逆に呼ぶようにしてもよい）。

【００５４】ところで、ソース電極１０５ｓ、ドレイン
電極１０５ｄの材料としては、Ｍｏ以外にも例えばＡ
ｌ、Ｗ、Τｉなどやその合金、それらの積層膜、あるい
は導電性を示す材料であれば用いることができる。

【００５５】次に、ソース電極１０５ｓ、ドレイン電極
１０５ｄをマスクとしてチャネル保護膜上のｎ⁺ ａ−Ｓ
ｉを除去し、ＳｉＮx からなる膜厚２００ｎｍのパッシ
ベーション膜１１４をＣＶＤ法などにより成膜する。パ
ッシベーション膜としては他に絶縁性の膜で半導体素子
（駆動用能動素子）としての機能を失わないように保護
することができる材料であれば何でもよい。

【００５６】次にソース電極１０５ｓと画素電極１０１
との接続領域のパッシベーション膜１１４をＲＩＥ法
（リアクティブイオンエッチング法）などにより除去
し、ポジ型の透明な感光性レジスト（例えば、ＨＲＣ−
１１５，ＨＲＣ−１２５：日本合成ゴム（株）製、リソ
コートＰＩ４００：宇部興産（株）製など）を用いて厚
さ約１〜１０μｍ程度の第１の絶縁膜１１１を形成す
る。第１の絶縁膜１１１はスピンコート法などにより塗
布した後、マスク露光してパターニングを行って形成す
るようにすればよい。

【００５７】次に黒色なネガ型感光性レジスト（例えば
ＣＫ−６０２０Ｌ：富士ハントエレクトロニクステクノ
ロジー（株）製など）を用いて厚さ約１〜４μｍ程度の
第２の絶縁膜１１２を形成する。形成方法は第１の絶縁
膜と同様である。この再、第１の絶縁膜と第２の絶縁膜
の端面形状、スルーホール部の形状が滑かに連続するよ
うにパターニングする。

【００５８】この後、ＩＴＯをマグネトロンスパッタ法
などにより厚さ約１０〜５００ｎｍ成膜してパターニン
グすることにより画素電極１０１を形成する。

【００５９】この後、必要に応じて図示しない配向膜な
どを配設した後、アレイ基板１０２と対向電極１０３を
配設した対向基板１０４との間に液晶組成物を注入、周
囲を封止して液晶表示素子となる。

【００６０】この例では、ネガ型感光性樹脂ポリマーと
ポジ型感光性樹脂ポリマーとを積層することにより、層
間絶縁膜全体としての膜厚を厚くすることができる、し
たがって、薄膜トランジスタ１０５などのスイッチング
素子と画素電極１０１との間の容量性カップリングを低
減することができる。同時に、スルーホールの断面形状
を良好に形成することができるので、画素電極１０１が
段切れすることもなく、画素電極１０１とスイッチング
素子との間のコンタクト不良を低減することができる。

【００６１】（実施形態４）図６は本発明の液晶表示素
子の構造の別の例を概略的に示す図である。この液晶表
示素子は、第１の絶縁膜１１１と第２の絶縁膜１１２と
の間にシールド電極１１５を設けたものである。シール
ド電極１１５は電位制御可能に配設されており、例えば
接地電位などが印加される。

【００６２】このようなシールド電極１１５を配設する
ことにより、画素電極１０１と信号線１１０、ゲート線
１０７、薄膜トランジスタ１０５などとの間の容量性カ
ップリングを低減させることができる。

【００６３】また、このシールド電極１１５と画素電極
１０１との間に補助容量Ｃｓを形成するように構成して
もよい。例えばこのシールド電極１１５を補助容量線１
１６と接続して補助容量電極として用いるようにしても
よい。

【００６４】なおこの例では、シールド電極１１５を第
１の絶縁膜１１１と第２の絶縁膜１１２との間に設けた
が、パッシベーション膜１１４上に設けるようにしても
よい。シールド電極１１５を設けることにより、その下
側に各種電気回路を設けることができる。これはシール
ド電極１１５があると画素電極１０１とこの電気回路と
の間の容量性カップリング、ノイズなどを防ぐことがで
きるからである。

【００６５】（実施形態５）図６に例示した本発明の液
晶表示素子は、第２の絶縁膜１１２を１１２Ｒ（赤）、
１１２Ｇ（緑）、１１２Ｂ（青）の３色に着色して配設
し、この上に透明な画素電極１０１を積層したものであ
る。したがって、第２の絶縁膜１１２を黒以外に着色す
ることにより、本発明を反射型液晶表示素子に限らず透
過型液晶表示素子にも適用することができる。

【００６６】第２の絶縁膜１１２を着色する色はＲＧＢ
に限ることなく例えばＣ（シアン）、Ｍ（マゼンダ）、
Ｙ（イエロー）などを用いるようにしてもよいし、さら
に他の色を着色するようにしてもよい。

【００６７】（実施形態６）図７は本発明の液晶表示素
子の構造のさらに別の例を概略的に示す図であり、図８
はこの液晶表示素子の単位画素領域の平面構成を概略的
に示す図である。

【００６８】この液晶表示素子は、液晶層１００として
シアンのＧＨ液晶層１００ｃ、マゼンタのＧＨ液晶層１
００ｍ、イエローのＧＨ液晶層１００ｙの３層のＧＨ液
晶を積層したものを採用している。

【００６９】画素電極１０１は、これまで説明したよう
なＩＴＯなどの透明導電性物質ではなく、例えばＡｌ、
Ａｇ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、ＭｏＴａ、ＭｏＷなど
の金属あるいは合金などの可視光に対する反射能を有す
る導電性物質により構成されている。そして、この画素
電極１０１は、単位画素領域（アレイ基板上にマトリク
ス状に配列される表示画素の単位要素）内で、薄膜トラ
ンジスタ１０５が配設された領域と重ならないように配
設されている。すなわち、第２の絶縁層１１２のうち、
薄膜トランジスタ１０５と重なった部分は画素電極１０
１に覆われずに液晶層１００側に露出している。

【００７０】このような画素電極（反射画素電極）１０
１を配設した場合においても、隣接する画素電極１０１
の間の領域では、液晶層１００に電圧を印加することが
できない。このためゲート線１０７、信号線１１０、あ
るいは薄膜トランジスタ１０５などからの光反射により
表示のコントラストが低下するなどの問題がある。

【００７１】薄膜トランジスタ１０５と画素電極１０１
とが重なるように配設すると、画素電極１０１の電位に
より薄膜トランジスタ１０５のリーク電流が増大するな
ど、薄膜トランジスタ１０５の特性に悪影響を与えるの
で、本発明の液晶表示素子では薄膜トランジスタ１０５
の上部には画素電極１０１を配設しないようにしてい
る。さらにこの場合、薄膜トランジスタ１０５は画素電
極１０１により遮光されないので、光照射によるリーク
電流は増大してしまう。このため本発明の液晶表示素子
では、薄膜トランジスタ１０５と画素電極１０１との間
の間隙に容量性カップリングが低減するように配設する
感光性樹脂ポリマー１１２を着色することにより、反射
画素電極電位の薄膜トランジスタへの影響を低減すると
ともに、薄膜トランジスタ１０５の光リーク電流を低減
することができる。

【００７２】さらに感光性樹ポリマーは、黒色などに着
色すれば、第２の絶縁層１１２の画素電極１０１に被覆
されない領域だけでなく、隣接する画素電極１０１と画
素電極１０１との間の領域からの反射光も低減すること
ができ、ブラックマトリクスとして機能させることがで
きる。

【００７３】さらに、感光性樹脂ポリマーの表面に梨地
状の凹凸を形成するようにしてもよい。これによりこの
上に配設する画素電極にも凹凸が形成されるので、反射
光を適度に散乱させることができ、写り込みなどを防止
することができる。

【００７４】図７に例示した液晶表示素子の表示モード
はＧＨ以外にも、ＴＮ、ＰＤＬＣなどを用いるようにし
てもよい。特にＧＨモードでフルカラーを表示させる場
合には、この例のようにシアン、マゼンタ、イエローの
色素をそれぞれ含む３つのＧＨセルを積層する構造に限
らず、シアン、マゼンタ、イエローに着色された液晶セ
ルを並列配置するようにしてもよい。なお各実施形態で
図示した構成では、画素でき１０１と薄膜トランジスタ
１０５とを重ならないように配設した例を説明したが、
本発明の液晶表示素子では、両者の間に介在する絶縁層
の膜厚を厚くすることができるので、重なるように配設
しても表示品質を低下させることがない。

【００７５】なお、上述した本発明の実施形態では、薄
膜トランジスタ１０５の半導体膜としてアモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ）膜を用いた例を説明したが、非単結
晶の結晶質シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ：いわゆる多結晶
シリコン）、アモルファスシリコン中に結晶化した領域
が存在する微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）などを用いる
ようにしてもよい。特に、半導体層としてｐｏｌｙ−Ｓ
ｉを用いる場合には、走査線駆動回路１０８、信号線駆
動回路１０９などの周辺駆動回路を画素アレイと同一基
板上に一体的に形成するようにしてもよい。また、シリ
コン半導体膜以外にも例えば、ＳｉＧｅやＧｅ等の他の
半導体を用いるようにしてもよい。

【００７６】また、上述の実施形態で説明した本発明の
液晶表示素子では、ｎチャネルの薄膜トランジスタを画
素電極に表示信号を選択的に印加するスイッチング素子
として採用して構成したが、ｐチヤネルの薄膜トランジ
スタ、またはＭＩＭなどのスイッチング素子を用いるよ
うにしてもよい。この場合回路構成はスイッチング素子
に応じた構成を有するように対応させればよい。

【００７７】さらに、半導体素子としては、ゲート電極
が半導体層の下側に配設される、いわゆる逆スタガ構造
のものを配設したが、ゲート電極が半導体素子の上側に
配設されるスタガ構造、コプラナ構造など別構造の薄膜
トランジスタを用いるようにしてもよいし、また別の半
導体素子を用いてもよい。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示素
子は、画素電極と薄膜トランジスタとの間の層間絶縁層
を、成形性の良好なネガ型感光性樹脂のポリマーからな
る第１の絶縁膜と、着色性の良好なポジ型感光性樹脂の
ポリマーからなる第２の絶縁層との積層構造にしてい
る。このような構成を採用することにより、画素電極と
薄膜トランジスタとの間の接続信頼性を低下させること
なく層間絶縁層の膜厚を大きくすることができる。した
がって、画素電極と薄膜トランジスタとの間の容量結合
による表示品質の低下を抑制することができる。

【００７９】また、層間絶縁層の膜厚を厚くするにあた
って、上層に着色性の良好なネガ型感光性樹脂のポリマ
ーを配設しているため、例えば画素電極としてＩＴＯな
どの透明電極を用いる場合においても、液晶層の光透過
状態で十分な黒色表示あるいは着色表示を実現すること
ができる。したがってコントラストを高くすることがで
き、表示品質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示素子の構造の例を概略的に示
す断面図。

【図２】本発明の液晶表示素子の構成の例を概略的に示
す図。

【図３】本発明の液晶表示素子のスルーホールの断面形
状の例を概略的に示す図。

【図４】本発明の液晶表示素子の構造の別の例を概略的
に示す断面図。

【図５】本発明の液晶表示素子の構造の別の例を概略的
に示す断面図。

【図６】本発明の液晶表示素子の構造の別の例を概略的
に示す断面図。

【図７】本発明の液晶表示素子の構造の別の例を概略的
に示す断面図。。

【図８】図７に例示した本発明の液晶表示素子の画素領
域の構成を概略的に示す図。

【図９】従来の液晶表示素子のスルーホールの形状の例
を示す図。

【符号の説明】

１００………液晶層 １０１………画素電極 １０２………アレイ基板 １０３………対向電極 １０４………対向基板 １０５………薄膜トランジスタ １０５ａ……半導体層 １０５ｇ……ゲート電極 １０５ｓ……ソース電極 １０５ｄ……ドレイン電極 １０５ｅ……チャネル保護膜 １０５ｉ……ゲート絶縁膜 １０５ｍ……ＭＩＭ １０７………走査線 １０８………走査線駆動回路 １０９………信号線駆動回路 １１０………信号線 １１１………第１の絶縁膜（ポジ型感光性樹脂ポリマ
ー） １１２………第２の絶縁膜（ネガ型感光性樹脂ポリマ
ー） １１３………スルーホール １１４………パッシベーション膜 １１５………シールド電極 １１６………補助容量線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/336

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス状に配列した画素領域を有す
   る第１の基板と、 前記第１の基板との間に液晶層を挟持する第２の基板
   と、 前記第１の基板上に前記画素領域ごとに配設された、表
   示信号を選択的に供給するスイッチング素子と、 前記第１の基板上に前記画素領域ごとに配設された、ポ
   ジ型感光性樹脂ポリマーからなる第１の絶縁層と、 前記第１の絶縁層上に配設され、着色されたネガ型感光
   性樹脂ポリマーからなる第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層の上側から前記スイッチング素子と接
   続するように配設された第１の電極と、 前記第２の基板の前記液晶層を挟持する面に配設された
   第２の電極とを具備したことを特徴とする液晶表示素
   子。
2. 【請求項２】 マトリクス状に配列した画素領域を有す
   る第１の基板と、 前記第１の基板との間に液晶層を挟持する第２の基板
   と、 前記第１の基板上に前記画素領域ごとに配設された、表
   示信号を選択的に供給するスイッチング素子と、 前記スイッチング素子の上側から前記第１の基板上に配
   設された、ポジ型感光性樹脂ポリマーからなる第１の絶
   縁層と、 前記第１の絶縁層上に配設され、着色されたネガ型感光
   性樹脂ポリマーからなる第２の絶縁層と、 前記第２の絶縁層上に、この第２の絶縁層の前記スイッ
   チング素子と重なる領域が露出するように前記画素領域
   毎に配設された反射能を有する第１の電極と、 前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層とを貫通して前記
   スイッチング素子と前記反射画素電極とを接続する手段
   と、 前記第２の基板の前記液晶層を挟持する面に配設された
   第２の電極とを具備したことを特徴とする。
3. 【請求項３】 前記第１の絶縁層と前記第２の絶縁層と
   の間に、前記画素電極と前記スイッチング素子との容量
   結合を低減するように配設されたシールド電極をさらに
   具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項２のいず
   れかに記載の液晶表示素子。