JPH1152419A - アクティブマトリクス型液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 明るく高コントラストを有するアクティブマ
トリクス型液晶表示装置およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 絶縁性基板１上にベースコート膜２、活
性層３、ゲート絶縁膜４、ゲート電極５を所定の形状に
形成する。活性層３にはソース領域およびドレイン領域
６とチャネル領域７とを形成する。その後、全面に層間
絶縁膜８を形成し、コンタクトホール９を開口して、ソ
ース電極１０およびドレイン電極１１を形成する。この
後、全面に平坦化膜１２を形成し、コンタクトホール１
３を開口する。続いて平坦化膜１２のＴＦＴ上の領域を
エッチングによって掘り下げ、凹部１４を形成し、ドレ
イン電極１１に画素電極１５を電気的に接続する。次
に、全面に黒色の樹脂を塗布し、コンタクトホール１３
および凹部１４を黒色の樹脂で埋め、全面をエッチバッ
クして画素電極１５の表面を露出させるとともに、ＴＦ
Ｔ上に遮光膜１７を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
（以下、ＴＦＴと称する）等のスイッチング素子を用い
たアクティブマトリクス型液晶表示装置およびその製造
方法に関するものであり、特にスイッチング素子と画素
電極との接続方法に特徴を有するアクティブマトリクス
型液晶表示装置およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型で軽量、かつ低消費電力であ
る利点を有するディスプレイとして液晶表示装置が注目
を集めている。中でも、各画素毎にＴＦＴ等のスイッチ
ング素子を設け、各画素を制御するようにしたアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置は、解像度に優れ、鮮明な
画像が得られる等の理由から特に注目されている。

【０００３】従来のスイッチング素子としては、非晶質
シリコン薄膜を用いたＴＦＴが知られており、このＴＦ
Ｔを搭載したアクティブマトリクス型液晶表示装置が数
多く商品化されている。

【０００４】現在、この非晶質シリコン薄膜を用いたＴ
ＦＴに代わるスイッチング素子として、画素電極を駆動
させるための画素用ＴＦＴと、その画素用ＴＦＴを駆動
させるための駆動回路とを、一つの基板上に一体形成す
ることができる可能性が有る多結晶シリコン薄膜を用い
たＴＦＴを形成する技術に大きな期待が寄せられてい
る。

【０００５】多結晶シリコン薄膜は、従来のＴＦＴに用
いられている非晶質シリコン薄膜に比べて高移動度を有
しており、高性能なＴＦＴを形成することが可能であ
る。画素用ＴＦＴを駆動させるための駆動回路を一つの
安価なガラス基板上に一体形成することが実現される
と、従来に比べ、製造コストが大幅に低減されることに
なる。

【０００６】このような多結晶シリコンＴＦＴの活性層
となる多結晶シリコン薄膜をガラス基板上に作製する技
術としては、ガラス基板上に非晶質シリコン薄膜を堆積
した後、６００℃程度の温度で数時間〜数十時間熱処理
して結晶化させる固相成長法、エキシマレーザー等のパ
ルスレーザー光を照射して、その部分の非晶質シリコン
薄膜を瞬時に熔融させて再結晶化させるレーザー結晶化
法等の方法が提案されている。

【０００７】ところで、前述のアクティブマトリクス型
液晶表示装置には、画素電極にＩＴＯ等の透明導電性薄
膜を用いた透過型液晶表示装置と、画素電極に金属膜等
からなる反射電極を用いた反射型液晶表示装置とが有
る。

【０００８】本来、液晶表示装置は自発光型のディスプ
レイではないため、透過型液晶表示装置の場合には、液
晶表示装置の背後に照明装置、所謂バックライトを配置
して、そこから入射される光によって表示を行ってい
る。また、反射型液晶表示装置の場合には、外部からの
入射光を反射電極によって反射させることで表示を行っ
ている。

【０００９】反射型液晶表示装置は、バックライトを使
用しないため、消費電力は極めて小さいが、使用環境ま
たは使用条件、即ち周囲の明るさ等によって表示の明る
さおよびコントラストが左右されてしまうという問題を
有している。一方、透過型液晶表示装置の場合は、前述
のようにバックライトを用いて表示を行うため、消費電
力は大きくなるものの、周囲の明るさ等にさほど影響さ
れることなく、明るく、高いコントラストを有する表示
を行える利点がある。

【００１０】ところで、前述のようなＩＴＯ等の透明導
電性薄膜または金属膜等からなる画素電極は、ＴＦＴの
ドレイン電極に接続され、隣接するゲート配線およびソ
ース配線と短絡しないように、これらと一定の間隔を有
するように形成される。

【００１１】近年では、画素電極の有効面積を拡大する
ために、図１１に示すように、ＴＦＴ５１上を含む絶縁
性基板５２全面に、ポリイミド樹脂またはアクリル樹脂
からなる保護膜５３を形成し、保護膜５３に開口したコ
ンタクトホール５４を介して、ＴＦＴ５１のドレイン電
極５５と保護膜５３上に形成された画素電極５６とを接
続する保護膜上画素電極構造（以下、ピクセル・オン・
パッシ構造と呼ぶ）が提案されている。尚、図１１にお
いて、５７はソース電極を示している。

【００１２】この方法によると、画素電極５６は、保護
膜５３によってゲート配線およびソース配線と絶縁され
ることになるため、画素電極５６の端部をゲート配線お
よびソース配線の上方に配置することが可能となり、画
素電極５６の有効面積、即ち開口率を拡大することがで
きるようになる。また、保護膜５３は、ＴＦＴ５１、ゲ
ート配線およびソース配線に起因する段差を容易に平坦
化することができるため、液晶層５８の配向の乱れを極
めて少なくする効果を有している。

【００１３】しかしながら、前述の方法では、ＴＦＴ５
１、ゲート配線およびソース配線に起因する段差を平坦
化するために、保護膜５３を１μｍ以上、例えば２〜４
μｍの厚みに形成する必要がある。そのため、画素電極
５６とドレイン電極５５とを接続するために開口するコ
ンタクトホール５４による段差が大きなものとなり、画
素電極５６とドレイン電極５５との接続が良好に行われ
ないことがある。また、保護膜５３を形成することによ
ってＴＦＴ５１、ゲート配線およびソース配線に起因す
る段差は低減されるものの、コンタクトホール５４に起
因する段差が画素電極５６の表面にも反映され、画素電
極５６の一部の領域に大きな段差が生じて液晶層５８の
配向の乱れが発生し、表示品位の低下を引き起こすこと
になる。

【００１４】そこで、図１２に示すように、例えば特公
平１−３５３５１号公報または特開平４−２２０６２５
号公報に開示されているような、コンタクトホール５４
部分に樹脂からなる保護膜５３の表面とほぼ同じ高さと
なるように、金属等の導電体５９を設ける方法が提案さ
れている。

【００１５】これを製造する方法は、ＴＦＴ５１のドレ
イン電極５５上に金属等からなる導電体５９を形成し、
ＴＦＴ５１等の段差を平坦化する保護膜５３を形成した
後、導電体５９の表面が露出するように保護膜５３をエ
ッチングして、画素電極５６を接続する方法がある。
尚、図１２において、５２は絶縁性基板、５７はソース
電極を示している。

【００１６】一方、ピクセル・オン・パッシ構造のアク
ティブマトリクス型液晶表示装置によると、画素電極が
ゲート配線およびソース配線の上に重なるように形成さ
れるため、ゲート配線およびソース配線がブラックマト
リクスを兼ねることになり、画素電極とゲート配線およ
びソース配線との間隙を遮光するためのブラックマトリ
クスを対向基板側に配置する必要がなくなる。つまり、
ピクセル・オン・パッシ構造のアクティブマトリクス型
液晶表示装置では、ブラックマトリクスはＴＦＴの上方
のごく一部に設けるだけでよく、開口率を極めて高くす
ることが可能なのである。ＴＦＴ上のブラックマトリク
スは、ＴＦＴに不要な光が入射しないようにしてＴＦＴ
の特性を安定させるという目的も有している。

【００１７】図１３に示すように、近年ではこうしたピ
クセル・オン・パッシ構造の特徴を活かし、ＴＦＴ５１
上に直接ブラックマトリクス６０を形成して、対向基板
側にはブラックマトリクスを設けない方式も考えられて
いる。尚、図１３において、５２は絶縁性基板、５３は
保護膜、５４はコンタクトホール、５５はドレイン電
極、５６は画素電極、５７はソース電極を示している。

【００１８】このような技術は、例えば特開平１−６８
７２９号公報または特開平４−２５３０２８号公報に開
示されている。特開平１−６８７２９号公報には、ＴＦ
Ｔ上に樹脂等からなる遮光膜を形成することが提案され
ており、特開平４−２５３０２８号公報には、ＴＦＴ上
の樹脂絶縁膜を着色することによって遮光膜にすること
が提案されている。これらの方法によると、対向基板側
にブラックマトリクスを設ける必要がなくなる。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、絶縁
性基板表面の形状は、液晶層の配向に乱れを生じさせる
大きな要因となっている。絶縁性基板表面に凹凸が存在
すると、その部分で液晶層の配向に乱れが生じることに
なるのである。

【００２０】最近では、前述したピクセル・オン・パッ
シ構造によって、ＴＦＴ、ゲート配線およびソース配線
による段差が緩和され、保護膜が形成された時点では絶
縁性基板表面には殆ど凹凸が存在しない。しかし、画素
電極の膜厚分の段差、および画素電極とドレイン電極と
を接続するためのコンタクトホールによる窪みが形成さ
れてしまう。画素電極の膜厚分の段差はせいぜい数千Å
程度であるが、コンタクトホールによる窪みは数μｍで
あり、画素電極の膜厚分の段差とは比較にならない程の
深さである。

【００２１】また、ドレイン電極と画素電極との接続を
良好なものとするためには、コンタクトホールをテーパ
ー形状に加工すればよいが、ＴＦＴの微細化に伴い、コ
ンタクトホールの寸法も微細化していることから、極端
なテーパー形状加工が行えない状況にある。つまり、テ
ーパー形状に加工するとコンタクトホールの寸法が大き
くなってしまうのである。コンタクトホールの寸法が大
きくなると、前述のようにコンタクトホールの窪みが画
素電極の表面にも反映され、画素電極の一部の領域に大
きな段差が生じて液晶層の配向の乱れが発生し、表示品
位の低下を引き起こすことになる。特に、画素電極のサ
イズが微細な場合には影響が顕著となる。

【００２２】例えば、画素電極のサイズが２５μｍ×２
５μｍであり、コンタクトホールの寸法が５μｍ×５μ
ｍであったとすると、コンタクトホールが画素電極に占
める割合は４％である。コンタクトホールの開口工程で
は、エッチングによる寸法シフトが発生しやすく、完成
時にコンタクトホールの寸法が１０μｍ×１０μｍであ
ったとすると、コンタクトホールが画素電極に占める割
合は１６％にまで達してしまうことになる。このような
状況では、ドレイン電極と画素電極との良好な接続を維
持しつつ、コンタクトホールの段差に起因する不都合を
解消することは容易なことではない。

【００２３】前述した従来の方法は、こうした問題を解
決するための方法を提案したものであり、特公平１−３
５３５１号公報または特開平４−２２０６２５号公報に
示される方法は、ドレイン電極上に金属等からなる導電
体を形成し、ＴＦＴ等の段差を平坦化する保護膜を形成
した後、導電体の表面を露出させるようにして、その部
分に画素電極を接続する構成である。そのため、画素電
極の表面は平坦な状態となり、コンタクトホールの段差
に起因する液晶層の配向の乱れ、および画素電極とドレ
イン電極との接続不良を低減することができると考えら
れる。

【００２４】しかしながら、この方法では、コンタクト
ホール部分にポリイミド樹脂またはアクリル樹脂からな
る保護膜の膜厚と同程度の膜厚、即ち２〜４μｍの膜厚
を有する柱状の金属等からなる導電体を形成する必要が
有る。このような導電体を形成するためには、通常はス
パッタリング法またはプラズマＣＶＤ法によって導電体
を成膜することになると考えられるが、膜厚が厚いた
め、成膜に長時間を要したり、成膜途中または成膜後に
膜剥がれが生じたりすることが容易に想像される。ま
た、仮に正常に成膜が完了したとしても、これをエッチ
ングして柱状にパターニングするには、長時間のエッチ
ングを要することになると考えられ、実際には容易なこ
とではない。また、これらの方法はＴＦＴを遮光する機
能を有するものではない。

【００２５】一方、特開平１−６８７２９号公報または
特開平４−２５３０２８号公報には、ＴＦＴ上に遮光膜
を形成する方法が開示されている。

【００２６】特開平１−６８７２９号公報には、金属層
によってコンタクトホール部分を埋め、ＴＦＴ上には不
透明な樹脂等による遮光膜を形成し、この遮光膜をマス
クとして金属層をパターニングする方法が開示されてい
る。この方法によると、コンタクトホール部分は金属層
によって埋められることになるが、逆にこの金属層が画
素電極の表面よりも突出することになる。この金属層は
６０００Å程度の膜厚を有していることが記載されてお
り、さらにこの上に不透明な樹脂等による遮光膜が形成
されると、最終的には１μｍ程度の膜厚となることが十
分に考えられる。画素電極の表面よりも１μｍも突出し
た部分を有していると、その部分で液晶分子の配向が乱
される可能性が非常に高い。

【００２７】特開平４−２５３０２８号公報には、ＴＦ
Ｔ上の樹脂等による保護膜を着色することによって遮光
膜を形成する方法が開示されている。この方法による
と、遮光膜は画素電極の表面よりも突出することがない
が、保護膜を着色して遮光膜を形成した後に、コンタク
トホールを開口して画素電極をＴＦＴに接続するもので
あり、コンタクトホールによる凹部を埋めることができ
ない。したがって、依然としてコンタクトホール部分で
の液晶分子の配向を良好なものにすることができない。

【００２８】本発明は、以上のような従来の問題点に鑑
みなされたものであって、明るく高コントラストを有す
るアクティブマトリクス型液晶表示装置およびその製造
方法を提供することを目的としている。

【００２９】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明の請求項１記載のアクティブマトリクス
型液晶表示装置は、スイッチング素子を被覆して表面を
平坦とする平坦化膜が形成され、前記平坦化膜に開口さ
れたコンタクトホールを介して、前記スイッチング素子
と前記平坦化膜上に形成された画素電極とが電気的に接
続されるアクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、前記平坦化膜は前記スイッチング素子の上方領域に
膜厚方向に除去された凹部を有し、前記凹部に前記コン
タクトホールが開口されるとともに、前記凹部は有色の
絶縁膜で埋められていることを特徴としている。

【００３０】請求項２記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、請求項１記載のアクティブマトリクス型
液晶表示装置において、前記凹部は前記平坦化膜が膜厚
方向にすべて除去され、前記凹部が前記コンタクトホー
ルを兼ねていることを特徴としている。

【００３１】請求項３記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、請求項１または請求項２記載のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置において、前記有色の絶縁
膜は、前記凹部を埋めるとともに隣接する前記画素電極
同士の間隙を埋めるように形成されていることを特徴と
している。

【００３２】請求項４記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、請求項３記載のアクティブマトリクス型
液晶表示装置において、前記有色の絶縁膜の表面は、前
記画素電極の表面と略同一平面上に位置していることを
特徴としている。

【００３３】請求項５記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置は、請求項１乃至請求項４記載のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置において、前記有色の絶縁膜
は、黒色または有色の樹脂材料からなることを特徴とし
ている。

【００３４】請求項６記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の製造方法は、スイッチング素子を被覆して
表面を平坦とする平坦化膜を形成し、前記平坦化膜に開
口したコンタクトホールを介して、前記スイッチング素
子と前記平坦化膜上に形成した画素電極とを電気的に接
続するアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法
において、前記平坦化膜に前記スイッチング素子の上方
領域を膜厚方向に除去した凹部および前記コンタクトホ
ールを形成する工程と、前記平坦化膜上に前記画素電極
を形成するとともに前記スイッチング素子と前記画素電
極とを電気的に接続する工程と、前記凹部を有色の絶縁
膜で埋める工程と、を有することを特徴としている。

【００３５】請求項７記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の製造方法は、請求項６記載のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の製造方法において、前記凹部
が前記コンタクトホールを兼ねるように、前記平坦化膜
を膜厚方向にすべて除去して前記凹部を形成することを
特徴としている。

【００３６】請求項８記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の製造方法は、請求項６または請求項７記載
のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法にお
いて、前記凹部を埋めるとともに隣接する前記画素電極
同士の間隙を埋めるように、前記有色の絶縁膜を形成す
ることを特徴としている。

【００３７】請求項９記載のアクティブマトリクス型液
晶表示装置の製造方法は、請求項６乃至請求項８記載の
アクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法におい
て、前記有色の絶縁膜を全面に形成した後、前記有色の
絶縁膜の表面を一様にエッチングし、前記有色の絶縁膜
を所望の形状にすることを特徴としている。

【００３８】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置によれば、平坦化膜はスイッチング素子の上方領域
に膜厚方向に除去された凹部を有し、凹部にコンタクト
ホールが開口されるとともに、凹部は有色の絶縁膜で埋
められていることにより、スイッチング素子の上方領域
に遮光膜を形成すると同時に、コンタクトホールに起因
する窪みをなくして液晶分子の配向を乱すような凹凸を
生じさせないようにすることができる。

【００３９】また、凹部は平坦化膜が膜厚方向にすべて
除去され、凹部がコンタクトホールを兼ねていることに
より、コンタクトホールを形成するための工程を省略で
きるとともに、スイッチング素子であるＴＦＴのドレイ
ン電極と画素電極との電気的接続面積を大きくすること
ができる。

【００４０】また、有色の絶縁膜は、凹部を埋めるとと
もに隣接する画素電極同士の間隙を埋めるように形成さ
れていることにより、隣接する画素電極同士の間隙にも
遮光膜を形成することができる。

【００４１】また、有色の絶縁膜の表面は、画素電極の
表面と略同一平面上に位置していることにより、画素電
極上に形成される配向膜をさらに平坦な状態とすること
ができ、液晶分子の配向を乱すような凹凸をさらに生じ
させないようにすることができる。

【００４２】また、有色の絶縁膜は、黒色または有色の
樹脂材料からなることにより、容易に凹部および隣接す
る画素電極同士の間隙を埋めることができる。

【００４３】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の製造方法によれば、平坦化膜にスイッチング素子
の上方領域を膜厚方向に除去した凹部およびコンタクト
ホールを形成する工程と、平坦化膜上に画素電極を形成
するとともにスイッチング素子と画素電極とを電気的に
接続する工程と、凹部を有色の絶縁膜で埋める工程と、
を有することにより、スイッチング素子の上方領域に遮
光膜を形成すると同時に、コンタクトホールに起因する
窪みをなくして液晶分子の配向を乱すような凹凸を生じ
させないようにすることができる。

【００４４】また、凹部がコンタクトホールを兼ねるよ
うに、平坦化膜を膜厚方向にすべて除去して凹部を形成
することにより、コンタクトホールを形成するための工
程を省略できるとともに、スイッチング素子であるＴＦ
Ｔのドレイン電極と画素電極との電気的接続面積を大き
くすることができる。

【００４５】また、凹部を埋めるとともに隣接する画素
電極同士の間隙を埋めるように、有色の絶縁膜を形成す
ることにより、隣接する画素電極同士の間隙にも遮光膜
を形成することができる。

【００４６】また、有色の絶縁膜を全面に形成した後、
有色の絶縁膜の表面を一様にエッチングし、有色の絶縁
膜を所望の形状にすることにより、マスク等を用いるこ
となく、容易に凹部および隣接する画素電極同士の間隙
を埋めることができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】図１乃至図１０を用いて、本発明
の実施の形態について説明する。図１は本発明のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリクス
基板を示す断面図、図２は本発明のアクティブマトリク
ス型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す平
面図である。尚、図１は、図２のＡ−Ａ線における断面
図である。

【００４８】図１および図２に示すように、ガラス等の
絶縁性基板１上にＳｉＯ₂膜等からなるベースコート膜
２を形成し、ベースコート膜２上にシリコン薄膜からな
るＴＦＴの活性層３を所定の形状に形成する。活性層３
上にはＳｉＯ₂膜等の絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜４
を形成する。ゲート絶縁膜４上にはＡｌ等の金属材料か
らなるゲート電極５を所定の形状に形成する。活性層３
には不純物イオンを注入したソース領域およびドレイン
領域６と、ゲート電極５の下方の領域に不純物イオンを
注入していないチャネル領域７とを形成する。

【００４９】その後、全面に絶縁膜を形成して層間絶縁
膜８を形成する。ソース領域およびドレイン領域６の上
方の層間絶縁膜８およびゲート絶縁膜４にはコンタクト
ホール９を開口し、Ａｌ等の金属材料からなるソース電
極１０およびドレイン電極１１を形成して、ソース領域
およびドレイン領域６に接続する。

【００５０】この後、全面にポリイミド樹脂またはアク
リル樹脂等を塗布して平坦化膜１２を形成する。平坦化
膜１２にコンタクトホール１３を開口し、続いて平坦化
膜１２のＴＦＴ上の領域をエッチングによって掘り下
げ、凹部１４を形成する。そして、ドレイン電極１１に
ＩＴＯ等の透明導電性薄膜からなる画素電極１５を電気
的に接続する。

【００５１】次に、全面に黒色の樹脂を塗布し、コンタ
クトホール１３および凹部１４を黒色の樹脂で埋める。
続いて、全面をエッチバックして画素電極１５の表面を
露出させるとともに、ＴＦＴ上に遮光膜１７を形成す
る。本発明のＴＦＴ上とは、少なくともＴＦＴのチャネ
ル領域を含む領域であり、チャネル領域の周辺のゲート
電極５またはソース電極１０を領域の中に含んでも差し
支えない。

【００５２】図示していないが、この後全面に配向膜を
形成し、配向処理を施した後、カラーフィルターおよび
対向電極等を形成した対向基板を貼り合わせ、両基板間
に液晶を注入してアクティブマトリクス型液晶表示装置
を完成させる。

【００５３】本発明によると、黒色の樹脂によってコン
タクトホール１３に起因する凹状の窪み部分を埋めると
ともに、ＴＦＴ上に樹脂による遮光膜１７を有する構成
であるため、画素電極１５の表面に液晶分子の配向を乱
すような凹凸を生じさせることがない。

【００５４】また、本発明はこのような構成のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置を製造するに際し、従来の
アクティブマトリクス型液晶表示装置またはＴＦＴを製
造するために用いられる成膜方法およびエッチング方法
を有効に組み合わせることによって簡便に製造すること
ができるものであり、従来のアクティブマトリクス型液
晶表示装置またはＴＦＴの製造工程になかった特殊な方
法を用いる必要がなく、従来の製造装置をそのまま用い
て製造することができる利点を有している。

【００５５】（実施の形態１）図３および図４を用い
て、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製
造方法の詳細を説明する。図３は本発明のアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の製造工程を示す断面図、図４
は図３の続きを示す断面図である。

【００５６】図３（ａ）に示すように、ガラス基板等の
絶縁性基板１上にＴＦＴを周知の方法によって作製す
る。作製方法は概ね以下の通りである。

【００５７】先ず、絶縁性基板１にＳｉＯ₂膜等からな
るベースコート膜２をスパッタリング法またはプラズマ
ＣＶＤ法によって堆積させる。次に、多結晶シリコン薄
膜または非晶質シリコン薄膜等を例えば３０〜５０ｎｍ
程度の膜厚に堆積させる。堆積された膜が非晶質シリコ
ン薄膜の場合は、上方からレーザー光を照射して多結晶
化する。多結晶化したシリコン薄膜を所定の形状にパタ
ーニングし、ＴＦＴの活性層３とする。

【００５８】次いで、活性層３上にＳｉＯ₂膜等の絶縁
膜を堆積させてゲート絶縁膜４を形成し、活性層３上に
はゲート絶縁膜４を介してＡｌ等の金属材料からなるゲ
ート電極５を所定の形状に形成する。

【００５９】次いで、活性層３にゲート電極５をマスク
として不純物イオンを注入し、その後注入した不純物イ
オンを活性化するための加熱処理を施して、ソース領域
およびドレイン領域６を形成する。ゲート電極５の下方
の領域には、不純物イオンを注入していないチャネル領
域７が形成される。

【００６０】その後、全面にＳｉＯ₂またはＳｉＮ_X膜等
を堆積して層間絶縁膜８を形成する。ソース領域および
ドレイン領域６の上方の層間絶縁膜８およびゲート絶縁
膜４にコンタクトホール９を開口し、Ａｌ等の金属材料
からなるソース電極１０およびドレイン電極１１を形成
してソース領域およびドレイン領域６に接続する。この
ようにしてＴＦＴを製造する。

【００６１】本実施の形態では、多結晶シリコン薄膜を
活性層３に用いたコプラナ型ＴＦＴについて説明した
が、非晶質シリコン薄膜を活性層３に用いた逆スタガ型
ＴＦＴであっても差し支えない。

【００６２】この後、全面にポリイミド樹脂またはアク
リル樹脂等を塗布して平坦化膜１２を形成する。本実施
の形態では、平坦化膜１２としてオプトマーＳＳ（日本
合成ゴム社製）を用いて、２〜４μｍ、例えば最大で２
μｍの厚みになるように塗布形成した。尚、平坦化膜１
２として用いた材料は一例であり、同等の他の材料を用
いても差し支えない。

【００６３】次に、ドレイン電極１１の上方の平坦化膜
１２にコンタクトホール１３を開口する。コンタクトホ
ール１３の開口には、酸素ガスによるドライエッチング
を用いることができる。本実施の形態では、酸素ガス流
量４００ｓｃｃｍ、高周波電力６００Ｗ、ガス圧力２０
ｍＴｏｒｒの条件でエッチングを行い、コンタクトホー
ル１３を形成した。

【００６４】続いて、コンタクトホール１３を形成した
方法と同様の方法により、コンタクトホール１３を含む
ＴＦＴの上方領域の平坦化膜１２に凹部１４を形成す
る。本工程では、凹部１４は平坦化膜１２の膜厚の１／
２〜２／３程度になるように形成した。凹部１４のパタ
ーンは、活性層３をカバーするような形状、例えば矩形
パターンであればよいが、活性層３をパターニングする
際のマスクを用いて活性層３と同一の形状に形成しても
差し支えない。この場合は、凹部１４を形成するための
マスクが不要となる。

【００６５】次に、図３（ｂ）に示すように、ＩＴＯ等
の透明導電性薄膜またはＡｌ等の金属膜を堆積させ、所
定の形状にパターニングして画素電極１５を形成する。
前の工程で凹部１４を形成したことにより、結果的に階
段状にコンタクトホールが形成されたことになり、平坦
化膜１２の表面から一度にドレイン電極１１までコンタ
クトホールを開口した場合に比べて、コンタクトホール
の急峻性が緩和されることになる。したがって、ドレイ
ン電極１１と画素電極１５との接続は良好かつ確実なも
のとなる。

【００６６】次に、図４（ｃ）に示すように、全面に黒
色の樹脂１６を塗布する。黒色の樹脂１６は、コンタク
トホール１３と凹部１４とによる段差を平坦にする程度
の膜厚でよい。本実施の形態では、黒色の樹脂１６とし
てカラーモザイクＣＫ（富士ハント社製）を用いて、１
〜２μｍ、例えば１μｍの厚みになるように塗布形成し
た。この工程では、黒色の樹脂１６を用いることが最も
好ましいが、黒色の樹脂１６の代わりに、黒色に近い有
色の樹脂膜を用いてもある程度の効果を得ることができ
る。

【００６７】次に、図４（ｄ）に示すように、黒色の樹
脂１６の全面をエッチングして画素電極１５の表面を露
出させ、遮光膜１７を形成する。この工程では、フォト
レジスト等のマスクを用いることなく全面をエッチング
する。これをエッチバック工程と称している。エッチン
グには前述の酸素ガスによるドライエッチングを用い
た。本工程により、コンタクトホール１３に起因する段
差が遮光膜１７によって埋められると同時に、ＴＦＴの
上方領域に樹脂による遮光膜１７が形成される。

【００６８】図示していないが、この後全面に配向膜を
形成し、配向処理を施した後、カラーフィルターおよび
対向電極等を形成した対向基板を貼り合わせ、両基板間
に液晶を注入してアクティブマトリクス型液晶表示装置
を完成させる。

【００６９】（実施の形態２）図５乃至図８を用いて、
本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の他の例
を説明する。図５は実施の形態２に係わるアクティブマ
トリクス型液晶表示装置の製造工程を示す断面図、図６
は図５の続きを示す断面図、図７は実施の形態２に係わ
るアクティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマ
トリクス基板を示す断面図、図８は実施の形態２に係わ
るアクティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマ
トリクス基板を示す平面図である。尚、図７は、図８の
Ｂ−Ｂ線における断面図である。

【００７０】図５（ａ）に示すように、ガラス基板等の
絶縁性基板１上にＴＦＴを周知の方法によって作製す
る。作製方法は概ね以下の通りである。

【００７１】先ず、絶縁性基板１にＳｉＯ₂膜等からな
るベースコート膜２をスパッタリング法またはプラズマ
ＣＶＤ法によって堆積させる。次に、多結晶シリコン薄
膜または非晶質シリコン薄膜等を例えば３０〜５０ｎｍ
程度の膜厚に堆積させる。堆積された膜が非晶質シリコ
ン薄膜の場合は、上方からレーザー光を照射して多結晶
化する。多結晶化したシリコン薄膜を所定の形状にパタ
ーニングし、ＴＦＴの活性層３とする。

【００７２】次いで、活性層３上にＳｉＯ₂膜等の絶縁
膜を堆積させてゲート絶縁膜４を形成し、活性層３上に
はゲート絶縁膜４を介してＡｌ等の金属材料からなるゲ
ート電極５を所定の形状に形成する。

【００７３】次いで、活性層３にゲート電極５をマスク
として不純物イオンを注入し、その後注入した不純物イ
オンを活性化するための加熱処理を施して、ソース領域
およびドレイン領域６を形成する。ゲート電極５の下方
の領域には、不純物イオンを注入していないチャネル領
域７が形成される。

【００７４】その後、全面にＳｉＯ₂またはＳｉＮ_X膜等
を堆積して層間絶縁膜８を形成する。ソース領域および
ドレイン領域６の上方の層間絶縁膜８およびゲート絶縁
膜４にコンタクトホール９を開口し、Ａｌ等の金属材料
からなるソース電極１０およびドレイン電極１１を形成
してソース領域およびドレイン領域６に接続する。この
ようにしてＴＦＴを製造する。

【００７５】本実施の形態では、多結晶シリコン薄膜を
活性層３に用いたコプラナ型ＴＦＴについて説明した
が、非晶質シリコン薄膜を活性層３に用いた逆スタガ型
ＴＦＴであっても差し支えない。

【００７６】この後、全面にポリイミド樹脂またはアク
リル樹脂等を塗布して平坦化膜１２を形成する。本実施
の形態では、平坦化膜１２としてオプトマーＳＳ（日本
合成ゴム社製）を用いて、２〜４μｍ、例えば最大で２
μｍの厚みになるように塗布形成した。尚、平坦化膜１
２として用いた材料は一例であり、同等の他の材料を用
いても差し支えない。

【００７７】次に、ドレイン電極１１の上方の平坦化膜
１２にコンタクトホール１３を開口する。コンタクトホ
ール１３の開口には、酸素ガスによるドライエッチング
を用いることができる。本実施の形態では、酸素ガス流
量４００ｓｃｃｍ、高周波電力６００Ｗ、ガス圧力２０
ｍＴｏｒｒの条件でエッチングを行い、コンタクトホー
ル１３を形成した。

【００７８】続いて、コンタクトホール１３を形成した
方法と同様の方法により、コンタクトホール１３を含む
ＴＦＴの上方領域の平坦化膜１２に凹部１４を形成す
る。本工程では、凹部１４は平坦化膜１２の膜厚の１／
２〜２／３程度になるように形成した。

【００７９】次に、図５（ｂ）に示すように、ＩＴＯ等
の透明導電性薄膜またはＡｌ等の金属膜を堆積させ、所
定の形状にパターニングして画素電極１５を形成する。
前の工程で凹部１４を形成したことにより、結果的に階
段状にコンタクトホールが形成されたことになり、平坦
化膜１２の表面から一度にドレイン電極１１までコンタ
クトホールを開口した場合に比べて、コンタクトホール
の急峻性が緩和されることになる。したがって、ドレイ
ン電極１１と画素電極１５との接続は良好かつ確実なも
のとなる。

【００８０】次に、図６（ｃ）に示すように、全面に黒
色の樹脂１６を塗布する。黒色の樹脂１６は、コンタク
トホール１３と凹部１４とによる段差を平坦にする程度
の膜厚でよい。本実施の形態では、黒色の樹脂１６とし
てカラーモザイクＣＫ（富士ハント社製）を用いて、１
〜２μｍ、例えば１μｍの厚みになるように塗布形成し
た。この工程では、黒色の樹脂１６を用いることが最も
好ましいが、黒色の樹脂１６の代わりに、黒色に近い有
色の樹脂膜を用いてもある程度の効果を得ることができ
る。

【００８１】次に、図６（ｄ）に示すように、黒色の樹
脂１６の全面をエッチングして画素電極１５の表面を露
出させ、遮光膜１７を形成する。この工程では、フォト
レジスト等のマスクを用いることなく全面をエッチング
する。これをエッチバック工程と称している。エッチン
グには前述の酸素ガスによるドライエッチングを用い
た。本工程により、コンタクトホール１３に起因する段
差が遮光膜１７によって埋められると同時に、ＴＦＴの
上方領域に樹脂による遮光膜１７が形成される。

【００８２】図示していないが、この後全面に配向膜を
形成し、配向処理を施した後、カラーフィルターおよび
対向電極等を形成した対向基板を貼り合わせ、両基板間
に液晶を注入してアクティブマトリクス型液晶表示装置
を完成させる。

【００８３】本実施の形態によると、図７および図８に
示すように、隣接する画素電極１５間にも遮光膜１７が
形成されるようにエッチバックを行っている。したがっ
て、隣接する画素電極１５同士の間隙を遮光することが
できるとともに、ゲート配線およびソース配線による光
の反射を抑制してコントラストの低下等を防止すること
ができる。また、遮光膜１７の表面と画素電極１５の表
面とが略同一平面上に位置していることにより、画素電
極１５上に形成される配向膜をさらに平坦な状態とする
ことができるため、さらに良好な表示品位を得ることが
できる。

【００８４】尚、図７および図８において、１は絶縁性
基板、２はベースコート膜、３は活性層、４はゲート絶
縁膜、５はゲート電極、６はソース領域およびドレイン
領域、７はチャネル領域、８は層間絶縁膜、９および１
３はコンタクトホール、１０はソース電極、１１はドレ
イン電極、１２は平坦化膜、１４は凹部を示している。

【００８５】（実施の形態３）図９および図１０を用い
て、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の他
の例を説明する。図９は実施の形態３に係わるアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリクス基
板を示す断面図、図１０は実施の形態３に係わる他のア
クティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリ
クス基板を示す断面図である。尚、本実施の形態におい
て、実施の形態１または２と同様の部分の説明は省略す
る。

【００８６】図９に示すように、本実施の形態では、コ
ンタクトホールを開口する代わりに、ＴＦＴ上の平坦化
膜１２をすべて除去するようにする。平坦化膜１２が除
去された後は、ドレイン電極１１の表面のほぼすべてが
露出しており、そこに画素電極１５が接続されることに
なる。したがって、コンタクトホールを開口する場合に
比べて、大幅にドレイン電極１１と画素電極１５との接
続面積を増やすことが可能となり、ドレイン電極１１と
画素電極１５との接続は良好かつ確実なものとなる。

【００８７】尚、図９において、１は絶縁性基板、２は
ベースコート膜、３は活性層、４はゲート絶縁膜、５は
ゲート電極、６はソース領域およびドレイン領域、７は
チャネル領域、８は層間絶縁膜、９はコンタクトホー
ル、１０はソース電極、１７は遮光膜を示している。

【００８８】また、図１０に示すように、隣接する画素
電極１５同士の間隙を遮光するように遮光膜１７を形成
すれば、隣接する画素電極１５同士の間隙を遮光するこ
とができるとともに、ゲート配線およびソース配線によ
る光の反射を抑制してコントラストの低下等を防止する
ことができる。また、遮光膜１７の表面と画素電極１５
の表面とが略同一平面上に位置していることにより、画
素電極１５上に形成される配向膜をさらに平坦な状態と
することができるため、さらに良好な表示品位を得るこ
とができる。

【００８９】尚、図１０において、１は絶縁性基板、２
はベースコート膜、３は活性層、４はゲート絶縁膜、５
はゲート電極、６はソース領域およびドレイン領域、７
はチャネル領域、８は層間絶縁膜、９はコンタクトホー
ル、１０はソース電極、１１はドレイン電極、１２は平
坦化膜を示している。

【００９０】実施の形態１〜３では、コプラナ型ＴＦＴ
を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、ボトムゲート型ＴＦＴまたは逆スタガー型ＴＦ
Ｔにも適用することができるものである。また、ＴＦＴ
の活性領域として多結晶シリコン薄膜以外にも、微結晶
シリコン薄膜または非晶質シリコン薄膜等を用いること
ができることは言うまでもない。

【００９１】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明のアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置によれば、平坦化膜はスイ
ッチング素子の上方領域に膜厚方向に除去された凹部を
有し、凹部にコンタクトホールが開口されるとともに、
凹部は有色の絶縁膜で埋められていることにより、スイ
ッチング素子の上方領域に遮光膜を形成すると同時に、
コンタクトホールに起因する窪みをなくして液晶分子の
配向を乱すような凹凸を生じさせないようにすることが
できる。したがって、良好な表示品位を得ることができ
るとともに、外部光の入射によるＴＦＴ特性の劣化を防
止することができる。

【００９２】また、凹部は平坦化膜が膜厚方向にすべて
除去され、凹部がコンタクトホールを兼ねていることに
より、コンタクトホールを形成するための工程を省略で
きる。さらに、スイッチング素子であるＴＦＴのドレイ
ン電極と画素電極との電気的接続面積を大きくすること
ができるため、ドレイン電極と画素電極との電気的接続
がより確実なものとなる。

【００９３】また、有色の絶縁膜は、凹部を埋めるとと
もに隣接する画素電極同士の間隙を埋めるように形成さ
れていることにより、隣接する画素電極同士の間隙にも
遮光膜を形成することができるため、ゲート配線および
ソース配線による光の反射を抑制してコントラストの低
下を防止することができる。

【００９４】また、有色の絶縁膜の表面は、画素電極の
表面と略同一平面上に位置していることにより、画素電
極上に形成される配向膜をさらに平坦な状態とすること
ができるため、さらに良好な表示品位を得ることができ
る。

【００９５】また、有色の絶縁膜は、黒色または有色の
樹脂材料からなることにより、容易に凹部および隣接す
る画素電極同士の間隙を埋めることができる。

【００９６】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示
装置の製造方法によれば、平坦化膜にスイッチング素子
の上方領域を膜厚方向に除去した凹部およびコンタクト
ホールを形成する工程と、平坦化膜上に画素電極を形成
するとともにスイッチング素子と画素電極とを電気的に
接続する工程と、凹部を有色の絶縁膜で埋める工程と、
を有することにより、スイッチング素子の上方領域に遮
光膜を形成すると同時に、コンタクトホールに起因する
窪みをなくして液晶分子の配向を乱すような凹凸を生じ
させないようにすることができる。したがって、良好な
表示品位を得ることができるとともに、外部光の入射に
よるＴＦＴ特性の劣化を防止することができる。

【００９７】また、凹部がコンタクトホールを兼ねるよ
うに、平坦化膜を膜厚方向にすべて除去して凹部を形成
することにより、コンタクトホールを形成するための工
程を省略できる。さらに、スイッチング素子であるＴＦ
Ｔのドレイン電極と画素電極との電気的接続面積を大き
くすることができるため、ドレイン電極と画素電極との
電気的接続がより確実なものとなる。

【００９８】また、凹部を埋めるとともに隣接する画素
電極同士の間隙を埋めるように、有色の絶縁膜を形成す
ることにより、隣接する画素電極同士の間隙にも遮光膜
を形成することができるため、ゲート配線およびソース
配線による光の反射を抑制してコントラストの低下を防
止することができる。

【００９９】また、有色の絶縁膜を全面に形成した後、
有色の絶縁膜の表面を一様にエッチングし、有色の絶縁
膜を所望の形状にすることにより、マスク等を用いるこ
となく、容易に凹部および隣接する画素電極同士の間隙
を埋めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
のアクティブマトリクス基板を示す断面図である。

【図２】本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置
のアクティブマトリクス基板を示す平面図である。

【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明のアクティブマト
リクス型液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。

【図４】（ｃ）および（ｄ）は図３の続きを示す断面図
である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は実施の形態２に係わるア
クティブマトリクス型液晶表示装置の製造工程を示す断
面図である。

【図６】（ｃ）および（ｄ）は図５の続きを示す断面図
である。

【図７】実施の形態２に係わるアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す断面図
である。

【図８】実施の形態２に係わるアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す平面図
である。

【図９】実施の形態３に係わるアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す断面図
である。

【図１０】実施の形態３に係わる他のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板を示す
断面図である。

【図１１】ピクセル・オン・パッシ構造を説明する断面
図である。

【図１２】従来の画素電極の平坦化技術を説明する断面
図である。

【図１３】従来のＴＦＴ上に形成したブラックマトリク
スを説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 絶縁性基板 ２ ベースコート膜 ３ 活性層 ４ ゲート絶縁膜 ５ ゲート電極 ６ ソース領域およびドレイン領域 ７ チャネル領域 ８ 層間絶縁膜 ９、１３ コンタクトホール １０ ソース電極 １１ ドレイン電極 １２ 平坦化膜 １４ 凹部 １５ 画素電極 １６ 黒色の樹脂 １７ 遮光膜 ５１ ＴＦＴ ５２ 絶縁性基板 ５３ 保護膜 ５４ コンタクトホール ５５ ドレイン電極 ５６ 画素電極 ５７ ソース電極 ５８ 液晶層 ５９ 導電体 ６０ ブラックマトリクス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/336 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２７Ａ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スイッチング素子を被覆して表面を平坦
   とする平坦化膜が形成され、前記平坦化膜に開口された
   コンタクトホールを介して、前記スイッチング素子と前
   記平坦化膜上に形成された画素電極とが電気的に接続さ
   れるアクティブマトリクス型液晶表示装置において、 前記平坦化膜は前記スイッチング素子の上方領域に膜厚
   方向に除去された凹部を有し、前記凹部に前記コンタク
   トホールが開口されるとともに、前記凹部は有色の絶縁
   膜で埋められていることを特徴とするアクティブマトリ
   クス型液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記凹部は前記平坦化膜が膜厚方向にす
   べて除去され、前記凹部が前記コンタクトホールを兼ね
   ていることを特徴とする請求項１記載のアクティブマト
   リクス型液晶表示装置。
3. 【請求項３】 前記有色の絶縁膜は、前記凹部を埋める
   とともに隣接する前記画素電極同士の間隙を埋めるよう
   に形成されていることを特徴とする請求項１または請求
   項２記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記有色の絶縁膜の表面は、前記画素電
   極の表面と略同一平面上に位置していることを特徴とす
   る請求項３記載のアクティブマトリクス型液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記有色の絶縁膜は、黒色または有色の
   樹脂材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項
   ４記載のアクティブマトリクス型液晶表示装置。
6. 【請求項６】 スイッチング素子を被覆して表面を平坦
   とする平坦化膜を形成し、前記平坦化膜に開口したコン
   タクトホールを介して、前記スイッチング素子と前記平
   坦化膜上に形成した画素電極とを電気的に接続するアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法において、 前記平坦化膜に前記スイッチング素子の上方領域を膜厚
   方向に除去した凹部および前記コンタクトホールを形成
   する工程と、 前記平坦化膜上に前記画素電極を形成するとともに前記
   スイッチング素子と前記画素電極とを電気的に接続する
   工程と、 前記凹部を有色の絶縁膜で埋める工程と、を有すること
   を特徴とするアクティブマトリクス型液晶表示装置の製
   造方法。
7. 【請求項７】 前記凹部が前記コンタクトホールを兼ね
   るように、前記平坦化膜を膜厚方向にすべて除去して前
   記凹部を形成することを特徴とする請求項６記載のアク
   ティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
8. 【請求項８】 前記凹部を埋めるとともに隣接する前記
   画素電極同士の間隙を埋めるように、前記有色の絶縁膜
   を形成することを特徴とする請求項６または請求項７記
   載のアクティブマトリクス型液晶表示装置の製造方法。
9. 【請求項９】 前記有色の絶縁膜を全面に形成した後、
   前記有色の絶縁膜の表面を一様にエッチングし、前記有
   色の絶縁膜を所望の形状にすることを特徴とする請求項
   ６乃至請求項８記載のアクティブマトリクス型液晶表示
   装置の製造方法。