JPH1164890A

JPH1164890A - 電子機器およびその作製方法

Info

Publication number: JPH1164890A
Application number: JP24050597A
Authority: JP
Inventors: Kouyuu Chiyou; 宏勇張; Masayuki Sakakura; 真之坂倉
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 1999-03-05
Anticipated expiration: 2017-08-20
Also published as: JP4105261B2; US7145613B2; US6757032B1; US20040214359A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高寿命・高品質な画素部を備えた電子機器を
提供する。【解決手段】基板１００上には、画素毎にアクティブ
素子としてＴＦＴが形成される。層間絶縁膜１１４を介
してＴＦＴのドレイン電極１１３と金属材料でなる画素
電極１１５とが接続されている。隣接する金属材料でな
る画素電極１１５の隙間において、層間絶縁膜１１４に
は溝部が形成されている。この溝部と画素電極１１５の
隙間に光吸収物１２２が埋め込まれている。光吸収物１
２２では光は反射されないため、画素電極１１５以外で
の反射光が無くなり、高コントラストの表示ができる。
また画素電極１１５を光吸収物１２２によって光が完全
に遮蔽できるため、ＴＦＴの光劣化が防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の画素電極を
有する画素部を有するアクティブマトリクスパネルや、
画素部を備えた携帯電話、パソコン等の電子機器および
その作製方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報システムにおいて、電気信号（画像
信号）を光信号に変換し、表示を行う液晶パネル等のフ
ラットディスプレイが注目されている。フルカラー表示
や動画像表示を行うため、これらフラットディスプレイ
の表示方法としてマトリクス駆動方式が採用されてい
る。

【０００３】図９に従来の反射型のアクティブマトリク
ス型液晶表示の画素部の断面図を示す。図９はいわゆる
ＴＦＴ基板と呼ばれる基板の断面図に相当する。絶縁表
面を有する基板１上には画素毎に薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）２が形成されている。ＴＦＴ２は活性層３、ゲイ
ト絶縁膜４、ゲイト電極５、活性層３のソース／ドレイ
ン領域に接続されたソース電極６、ドレイン電極７を有
する。

【０００４】ゲイト電極５とソース電極６、ドレイン電
極７は第１の層間絶縁膜８により絶縁分離されている。
ソース電極６、ドレイン電極７を覆って第２の層間絶縁
膜１１が設けられている。第２の層間絶縁膜１１上には
ブラックマトリクス１２が形成され、ブラックマトリク
ス１２を覆って第３の層間絶縁膜１３が形成されてい
る。画素電極（反射電極）１４は第２、第３の層間絶縁
膜１１、１３に形成されたコンタクトホールを介して、
ＴＦＴ２のドレイン電極７に接続されている。

【０００５】配向膜形成、ラビング処理等の工程を経
て、対向電極が形成された基板と、図９に示す素子基板
とが貼り合わされる。基板間に液晶材料を封止され、反
射型液晶表示装置のセル組が完了する。

【０００６】なお、図９ではブラックマトリクス１２は
分断されるように図示されているが、隣接する画素電極
１４の隙間２０を塞ぐように、層間絶縁膜１１上に格子
状に一体的に形成されている。ブラックマトリクス１２
によって画素電極の隙間２０から入射した光が遮断され
る。

【０００７】

【発明が解決する課題】近年、ＨＤＴＶ（高品位テレ
ビ）、ＳＸＧＡ表示、写真ネガの読み取り装置等の表示
装置の市場では、多画素化と高密度化が要求され、その
ため画素ピッチが微細化が進められている。しかしなが
ら画素ピッチが微細化されるに伴って、隣接する画素電
極の隙間の占める割合が相対的に広くなるため、画素電
極の隙間による問題が無視できなくなっている。

【０００８】画素電極の隙間による第１の問題とは、図
９の従来例の反射型パネルでは、通常ブラックマトリク
ス１２は金属材料で形成される。そのため入射光３０が
画素電極の隙間２０から入射すると、この光がブラック
マトリクス１２やさらに画素電極１４によって乱反射さ
れるおそれがある。このような乱反射光３１（矢印で図
示する）がＴＦＴ２に照射されるとＴＦＴ２を劣化させ
たり、クロストークが発生してしまう。また、乱反射光
３２（矢印で図示する）のように画素電極１４での反射
光に混入してしまうと、コントラストを低下させ、特に
黒レベルを低下させてしまうという問題が生ずる。

【０００９】第２に、液晶表示装置の場合では、画素電
極の隙間２０の段差部で液晶分子の配向が乱れてしま
う。透過型パネルではセルギャップが７〜１０μｍと、
比較的厚いので、セルギャップに占める段差（画素電極
の厚さ）の割合が小さく、配向の乱れは表示に大きな影
響を与えずに済む。

【００１０】しかしながら、反射型液晶パネルのセルギ
ャップは２〜４μｍ程度であり、強誘電性・反強誘電性
液晶パネルのセルギャップは液晶分子のらせんを解くた
め２μｍ以下であり、透過型に比べ非常に狭い。よって
これら液晶パネルでは、セルギャップに占める段差の割
合は大きくなるので、液晶分子の乱れの影響が大きくな
り、コントラストを低下させる原因となっている。

【００１１】本発明の目的は、上述した課題を解消し
て、高寿命・高信頼性であり、また高画質表示が可能な
画素部を備えた電子機器、およびその作製方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための本発明の電子機器の構成は、複数のアクティブ素
子と、前記複数のアクティブ素子を覆う絶縁物層と、前
記絶縁物層上に形成された複数の画素電極とが配置され
た画素領域を有する電子機器であって、前記絶縁物層に
は、隣接する前記画素電極の隙間と重なる空隙を有する
溝部が設けられ、前記溝部、あるいは前記溝部および前
記隣接する画素電極の隙間に、絶縁性の光吸収物を埋め
込めこむことを特徴とする電子機器。

【００１３】また、本発明の電子機器の作製方法の構成
は、複数のアクティブ素子と、前記複数のアクティブ素
子を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に形成された複数
の画素電極とが配置された画素領域を有する電子機器の
作製方法であって、前記絶縁物層上に前記複数の画素電
極を形成する第１の工程と、隣接する前記画素電極の隙
間に存在する前記絶縁物層を除去して、溝部を形成する
第２の工程と、前記溝部に埋め込まれた絶縁性の光吸収
物を形成する第３の工程とを有することを特徴とする。

【００１４】本発明の電子機器の作製方法の他の構成
は、前記絶縁物層上に前記複数の画素電極を形成する第
１の工程と、隣接する前記画素電極の隙間に存在する前
記絶縁物層を除去して、溝部を形成する第２の工程と、
上記第２の工程の以降、前記溝部および前記画素電極の
前記隙間に埋め込まれ、かつ前記複数の画素電極表面を
覆う絶縁性の光吸収物を形成する第３の工程と、少な
くとも前記複数の画素電極表面を覆っている前記光吸収
物を除去して、前記画素電極表面を露出する第４の工程
を有することを特徴とする。

【００１５】更に本発明の電子機器の作製方法の他の構
成は、前記絶縁物層上に導電膜を形成し、前記導電膜上
にレジストマスクを形成し前記導電膜をパターニングし
て、前記複数の画素電極を形成する第１の工程と、前記
レジストマスクを残存させた状態で、隣接する前記画素
電極の隙間に存在する前記絶縁物層を除去して、溝部を
形成する第２の工程と、前記溝部および前記画素電極の
前記隙間に埋め込まれ、かつ前記レジストマスク表面を
覆う絶縁性の光吸収物を形成する第３の工程と、少なく
とも前記レジストマスク表面を覆っている絶縁性の光吸
収物と前記レジストマスクとを除去して、前記画素電極
表面を露出させる第４の工程とを有することを特徴とす
る電極構造の作製方法。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１を用いて本実施形態を説明す
る。図１（Ａ）は本実施形態の画素部の正面図であり、
図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線Ａ−Ａ’で切った断面図で
ある。

【００１７】図１（Ｂ）に示すように、基板１００上に
は、画素毎にアクティブ素子としてＴＦＴが形成されて
いる。ＴＦＴはソース領域１０７、ドレイン領域１０
８、チャネル形成領域１０９を有する活性層と、活性層
を覆うゲイト絶縁膜１０２と、ゲイト電極１０５と、ソ
ース電極１１１と、ドレイン電極１１３とを有する。

【００１８】これらＴＦＴを覆って層間絶縁膜１１４が
形成されている。層間絶縁膜１１４を介してＴＦＴのド
レイン電極１１３と画素電極１１５とが接続されてい
る。層間絶縁膜１１４には隣接する画素電極１１５の隙
間と重なる部分に溝部が形成されている。光吸収物１２
２はこの溝部と画素電極１１５の隙間に埋め込まれ、図
１（Ａ）に示すように光吸収物１２２は一体的に格子状
に設けられている。

【００１９】光吸収物１２２を形成するには、図５
（Ａ）に示すように、隣接する画素電極１１５の隙間と
空隙が重なるように層間絶縁膜１１４をエッチング除去
して、溝部１２０を形成する。画素電極１１５をエッチ
ングマスクとして機能させることで、溝部１２０は自己
整合的に形成され、画素電極１１５の端面（分断面）と
層間絶縁膜１１４の溝部１２０の側面が概略同一平面を
なすように形成される。

【００２０】次に図５（Ｂ）に示すように、層間絶縁膜
１１４の溝部１２０および画素電極の隙間に埋め込ま
れ、かつ複数の画素電極１１５の表面を覆うように絶縁
性の光吸収物１２１を形成する。次に、ドライエッチン
グやＣＭＰの手段によって、画素電極１１５の表面を覆
っている光吸収物１２１を除去して、図１に示すように
複数の画素電極１１５の表面を露出させる。層間絶縁膜
１１４の溝部および画素電極１１５の隙間に残存した部
分が、図１の光吸収物１２２として機能する。

【００２１】本実施形態では、光吸収物１２２が形成さ
れる溝部は自己整合的に形成され、また光吸収物１２２
のパターニング工程が不要なため、作製工程は簡単であ
る。また光吸収物１２２は画素電極１１５の面積（開口
率）を縮小することなく形成できる。

【００２２】本実施形態において、光吸収物１２２は少
なくとも層間絶縁膜１１４に形成された溝部に存在させ
る。層間絶縁膜１１４の溝部の光吸収物１２２によっ
て、画素部１１５の隙間から入射する光は吸収されて、
反射したり透過したりしない。従って画素電極１１５を
金属材料にて形成することにより、画素電極１１５と光
吸収物１２２によって完全に光が遮蔽できるので、ＴＦ
Ｔの光劣化が防止でき、さらにクロストークも防止でき
る。

【００２３】層間絶縁膜１１４の溝部、および画素電極
１１５の隙間に光吸収物１２２を埋め込むことにより、
画素電極１１５の段差部が低くなる。例えば本発明の画
素部を液晶パネルに応用した場合には、画素電極１１５
の段差部での液晶分子の配向の乱れを抑制できる。より
好ましくは画素電極１１５の表面と光吸収物１２２の表
面を概略同一平面とする。これにより、基板間で液晶分
子の配向状態が均一化され、ディスクリネーションが防
止できる。

【００２４】また、光吸収物１２２を画素電極よりも突
出させることもできる。これにより光吸収物１１２上に
配置される液晶分子は画素電極１１５と対向電極が作る
電界に応答しにくくなるので、表示に寄与する画素電極
１１５上の液晶分子の応答を乱すことがなくなり、高画
質表示が可能になる。

【００２５】光吸収物１２２は光を吸収する着色された
絶縁材料で形成される。画素電極１１５の隙間の微細な
溝部に充填されるため、光吸収物はスピンコート法で形
成できる塗布膜が好適である。このような塗布膜とし
て、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、エポキシから選ばれた有機樹脂や、ＰＳＧ、Ｓｉ
Ｏ₂ 等の酸化珪素系塗布膜を用いることができる。また
これら絶縁材料を着色するには、絶縁材料中に顔料やカ
ーボン系材料を分散させる。

【００２６】

【実施例】以下、図１〜図８を用いて、本発明の実施
例を詳細に説明する。

【００２７】［実施例１］本実施例では、本発明を反
射型液晶表示装置に応用した例を説明する。図１は本実
施例の画素部の構成図であり、図１（Ａ）は画素部の正
面図であり、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の線Ａ−Ａ’で切
った断面図である。

【００２８】図１に示す画素部において、絶縁表面を有
する基板１００上には画素毎にアクティブ素子としてＴ
ＦＴが形成されている。ＴＦＴを覆って層間絶縁膜１１
４が形成されている。層間絶縁膜１１４を介してＴＦＴ
のドレイン電極１１３と金属材料でなる画素電極１１５
とが接続されている。層間絶縁膜１１４には、隣接する
画素電極１１５の隙間に空隙が重なるように溝部が形成
されている。この溝部と画素電極１１５の隙間に光吸収
物１２２が埋め込まれている。

【００２９】図１（Ａ）に示すように、画素電極１１５
の隙間に光吸収物１２２は一体的に格子状に設けられ、
画素電極１１５の隙間から光が侵入するのを防止してい
る。以下、図２〜図６を用いて、図１に示す画素部の作
製工程を説明する。

【００３０】絶縁表面を有する基板１００を用意する。
基板１００には、ガラス基板や石英基板が用いられる。
ガラス基板を用いる場合は、その表面にＮａイオン等の
不純物の拡散を防止するための酸化珪素でなる下地絶縁
膜を形成すると良い。

【００３１】基板１００上に画素毎にＴＦＴの活性層１
０１を形成する。活性層１０１を形成するには厚さ４０
〜１００ｎｍ、ここでは厚さ５０ｎｍの非晶質シリコン
を成膜し、多結晶化し、この多結晶化されたシリコンを
島状に分離し活性層１０１を形成する。そして、しきい
値制御のために活性層１０１にボロンをドーピングす
る。次に基板全体にゲイト絶縁膜１０２として機能する
酸化珪素膜を成膜する。酸化珪素膜の厚さは１２０ｎｍ
とする。

【００３２】ゲイト絶縁膜１０２上に、ゲイト電極・配
線を構成する導電膜を形成する。本実施例では、Ｓｃを
微量に添加したアルミニウム膜を４００ｎｍの厚さに形
成する。アルミニウム膜をパターニングして、ゲイト電
極１０４、ゲイト配線１０５を形成する。ゲイト電極１
０４はゲイト配線１０５と一体的に形成され、配線１０
５から延在した構成とされる。

【００３３】ゲイト電極・配線１０４、１０５を陽極と
した陽極酸化処理を施し、その表面に陽極酸化膜１０６
を形成する。この陽極酸化膜１０６はゲイト電極・配線
１０４、１０５を電気的に物理的に保護する機能を有す
る。なお、図２（Ａ）では陽極酸化膜１０６は省略され
ている。

【００３４】次に、イオンドーピング法にて、リンイオ
ンを活性層１０１にドープする。ゲイト電極１０４がマ
スクになるため、ソース領域１０７、ドレイン領域１０
８、チャネル形成領域１０９が自己整合的に形成され
る。ドーピング終了後、レーザ照射または熱処理によっ
て、ドーピングされたリンを活性化すると同時に、ドー
ピングによって損傷した活性層をアニールする。

【００３５】なお、図２（Ａ）は画素部の上面図であ
り、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の線Ａ−Ａ’で切った断面
図である。以降の工程を図３を用いて説明する。図３
（Ａ）は画素部の上面図であり、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）の線Ａ−Ａ’で切った断面図である。

【００３６】図３（Ｂ）に示すように、第１の層間絶縁
膜１１０を成膜する。ここでは、プラズマＣＶＤ法によ
り厚さ２０ｎｍの窒化珪素膜を成膜し、連続して、厚さ
８００ｎｍの窒化酸化珪素膜を成膜する。そして、層間
絶縁膜１１０にソース／ドレイン領域１０７、１０８に
達するコンタクトホールを開口する。

【００３７】次に、チタン膜／アルミニウム膜／チタン
膜でなる積層膜を成膜する。各チタン膜の厚さは１００
ｎｍとし、アルミニウム膜の厚さは３００ｎｍとする。
この積層膜をパターニングしてソース電極１１１、ソー
ス配線１１２、ドレイン電極１１３をそれぞれ形成す
る。ソース電極１１１はソース配線１１２と一体的に形
成され、配線１１２から延在した構成とされる。以上の
工程により、画素部のＴＦＴが完成する。

【００３８】以降の工程を図４を用いて説明する。図４
（Ａ）は画素部の上面図であり、図４（Ｂ）は図４
（Ａ）の線Ａ−Ａ’で切った断面図である。

【００３９】図４（Ｂ）に示すように、ＴＦＴを覆う厚
さ１〜２μｍの第２の層間絶縁膜１１４を形成する。こ
こでは、層間絶縁膜１１４として厚さ１．５μｍのアク
リル膜を形成する。

【００４０】層間絶縁膜１１４の材料には有機樹脂膜が
好ましい。有機樹脂膜はスピンコート法にて溶液を塗布
することで成膜できるため、下部の凹凸を相殺して、表
面が平坦な膜に成膜することができる。有機樹脂膜とし
て、具体的には、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、
ポリイミドアミド、エポキシ等が用いられる。また、有
機樹脂の他に塗布膜として、ＰＳＧ、ＳｉＯ₂ 等の酸化
珪素系塗布膜を用いることができる。

【００４１】層間絶縁膜１１４にドレイン電極１１３に
達するコンタクトホールを開口する。次に、画素電極１
１５を構成する金属膜を成膜する。アルミニウム膜を厚
さ２００〜４００ｎｍ、ここでは厚さ３００ｎｍにスパ
ッタ法にて成膜する。次にアルミニウム膜上にパターニ
ング用のレジストマスク１１６を形成する。このマスク
１１６を用いてアルミニウム膜をパターニングし、画素
電極１１５を形成する。なお、図４（Ａ）においては、
レジストマスク１１６は省略されている。

【００４２】各画素電極１１５は画素毎にＴＦＴのドレ
イン電極１１３に接続され、またＸ方向、Ｙ方向それぞ
れ間隔Px、Pyを隔てて、マトリクス状に配置されてい
る。間隔Px、Pyは開口率が最大になるようなデザインル
ールのみに従って設定すれば良く、間隔Px、Pyは１〜３
μｍ程度とすることができる。ここでは間隔Px、Pyを２
μｍとする。

【００４３】次に、図５に示すように、画素電極１１５
をエッチングマスクに用いて、第２の層間絶縁膜１１４
に溝部１２０を自己整合的に形成する。溝部１２０を形
成するには、プラズマエッチングやＲＩＥ（反応性イオ
ンエッチング）等のドライエッチング法を用いる。本実
施例では、プラズマエッチング法を用い、エッチングガ
スは、Ｏ₂ とＣＦ₄ の混合ガスを用いる。ＣＦ₄ の濃度
は全ガスに対して１〜１０％とする。ＣＦ₄ の濃度、圧
力等の条件によりエッチングレートが制御できる。また
エッチングガスによって、画素電極１１５の表面が変質
されないようにするため、画素電極１１５の保護するた
めレジストマスク１１６は残存させてエッチングを行
う。

【００４４】ここではＣＦ₄ の濃度が５％のエッチング
ガスを用い、プラズマエッチングによって、画素電極１
１５の隙間の第２の層間絶縁膜１１４を深さ約１μｍ除
去し、溝部１２０を形成する。図５（Ａ）の断面図では
溝部１２０は個々に分離されているように図示されてい
るが、実際には、溝部１２０は画素電極１１５の隙間に
重なるように、格子状に一体的に形成される。

【００４５】次に図５（Ｂ）に示すように、レジストマ
スク１１６を剥離した後、溝部１２０、隣接する画素電
極１１５の隙間に充填され、かつ画素電極１１５表面を
覆う絶縁物層１２１を形成する。本実施例では、スピン
コート法にて黒色顔料を分散させたアクリル樹脂を塗布
し硬化して、黒色のアクリルでなる絶縁物層１２１を形
成する。

【００４６】溝部１２０の深さは１μｍであり、またそ
の幅は２μｍである。このような微細な格子状のパター
ンを画素部全体で絶縁物層１２１によって充填するた
め、絶縁物層１２１は溶液から形成できる塗布膜を用い
る。このような塗布膜としてアクリル、ポリイミド、ポ
リアミド、ポリイミドアミド、エポキシ等の有機樹脂が
用いられる。本実施例で用いたアクリルは液晶材料より
も比誘電率が低く、列記した樹脂材料のなかで最も安価
であるという特長がある。また溶液から形成できる膜と
して、ＰＳＧ、ＳｉＯ₂ 等の酸化珪素系塗布膜を用いる
ことができる。

【００４７】また、絶縁物層１２１に、従来のブラック
マトリクスと同様の遮光機能を持たせるため、黒色顔料
を分散させたが、カーボン系材料を分散させることもで
きる。また顔料は黒色に限定されるものではなく、絶縁
物層１２１が光を吸収できるような色であれば良い。

【００４８】次に、Ｏ₂ アッシング等のドライエッチン
グ処理により、画素電極１１５表面を覆う絶縁物層１２
１を除去して、図１（Ｂ）に示すように隣接する画素電
極１１５の隙間、および溝部１２０のみ絶縁物層１２１
を残す。残存された絶縁物層１２１が光吸収物１２２と
なる。図１（Ｂ）では光吸収物は個々に分離されて図示
されているが、実際には図１（Ａ）に示すように光吸収
物１２２は画素電極１１５の隙間を埋めて、格子状に一
体的に形成される。

【００４９】本実施例では光吸収物１２２を形成する手
段にＯ₂ アッシングを用いる。アッシングのエッチング
レートは代表的には０．３〜１μｍ／分程度であること
を考慮すると、図５（Ｂ）において、画素電極１１５を
覆う絶縁物層１２１の厚さｔ1が０．３〜１．５μｍ程
度となるようにする。ｔ₁ の厚さは、絶縁物層１２１を
形成する際のスピナ−の回転速度や、絶縁物層１２１の
原料溶液の粘度等により制御できる。

【００５０】更に、画素電極１２１の反射率を損なわな
いようにするため、Ｏ₂ アッシングでは画素電極１１５
表面を覆う絶縁物層１２１を完全に除去する必要があ
る。画素電極１１５表面を覆う絶縁物層１２１を完全に
除去される以前に、少なくとも溝部１２０に埋め込まれ
た絶縁物層１２１（後の光吸収物１２２となる部分）が
除去されないようにするため、画素電極１１５の厚さと
溝部１２０深さを加算した厚さｔ₀ 、即ち光吸収物１２
２の厚さｔ₀ は、アッシングされる絶縁物層１２１の厚
さｔ₁ よりも厚くする。これによってエッチングのマー
ジンが確保でき、画素電極１１５の隙間および溝部１２
０に埋め込まれた絶縁物層１２１を除去しないようする
ことができる。

【００５１】図５（Ｂ）において、ｔ₀ は溝部１２０の
深さ１μｍと、画素電極の厚さ３００ｎｍを加算した値
の１．３μｍであり、ここでは除去される絶縁物層１２
１の厚さｔ₁ は０．５μｍとした。

【００５２】なおここでは、溝部１２０は絶縁物層１１
４に凹状に形成したが、深さｔ₀ を稼ぐため絶縁物層１
１４を貫通するように形成してもよい。この場合は、溝
部１２０はゲイト配線１０５、ソース配線１１２が成す
格子（図４参照）に沿って形成されるので、絶縁物層１
１４を貫通するとソース配線１１２表面がエッチングガ
スに曝される。この場合には、ソース配線１１２表面は
エッチングガスによって変質されない材料であることが
必要である。

【００５３】また画素電極の間隔Px、Pyは１〜３μｍ程
度であるので、アッシング工程において、画素電極１１
５の隙間にはプラズマが殆ど入り込まず、この箇所の絶
縁物層１２１は除去され難い。そのためアッシングによ
って、画素電極１１５の表面に形成された絶縁物層１２
１は除去して、画素電極１１５の隙間および溝部１２０
に埋め込まれた絶縁物層１２１を残存させることが可能
である。この残存した絶縁物層１２１が図１の光吸収物
１２２に相当する。

【００５４】なお、図１では、光吸収物１２２の表面と
画素電極１１５が一致するよう図示されているが、上記
したようにＯ2アッシングでは画素電極１１５表面を覆
う絶縁物層１２１を完全に除去する必要がある。このた
め、図６（Ａ）において、１５０で示すように、画素電
極１１５の隙間の絶縁物層１２１が一部除去される場合
もある。しかし図５（Ａ）のように、光吸収物１２２の
表面が画素電極１１５の表面よりも低くくなっていて
も、画素電極１１５の隙間を通過する光は光吸収物１２
２によって遮光できる。

【００５５】即ち、画素電極１１５の隙間を通過する光
を遮光するためには、少なくとも溝部１２０の側面およ
び底面を光吸収物１２２によって被覆すればよい。従っ
て、画素電極１１５表面を覆う絶縁物層１２１を完全に
除去するために、図６（Ｂ）において１６０で示すよう
に、画素電極１１５の隙間の絶縁物層１２１を殆ど除去
してもよい。

【００５６】光吸収物１２２を形成し図１に示す画素部
が完成した後、公知のセル組工程により反射型液晶表示
装置を完成する。なお液晶材料は常誘電性液晶、もしく
は強誘電性液晶、反強誘電性液晶等表示モードに合わせ
て適宜に選択する。

【００５７】本実施例では光吸収物１２２は黒色顔料が
分散されたアクリルで構成されているため、その表面で
光が乱反射することがない。よって表示に寄与する光は
画素電極１１５で反射された光だけとなるので、コント
ラストの高い表示が行える。

【００５８】また、光吸収物１２２を光が透過すること
がなく、画素電極１１５の材料は金属であるため、画素
電極１１５と光吸収物１１２によって、ＴＦＴに光が照
射されることが完全に防止できるので、光劣化が防止で
きる。

【００５９】また、光吸収物１２２を画素電極１１５の
隙間にも埋め込むことにより、画素電極１１５の段差を
緩和できる。この結果、画素電極１１５の段差部での液
晶分子の配向の乱れを抑制できる。この効果は反射型表
示装置だけでなく、透過型表示装置でも得ることができ
る。なお、透過型表示装置の場合は、光吸収物１２２の
他に、ＴＦＴの活性層を遮光するブラックマトリクスを
形成する必要がある。

【００６０】また本実施例では、光吸収物１２２が埋め
込まれる溝部は自己整合的に形成され、また光吸収物１
２２はパターニング工程が不要なため、工程が簡略化で
きる。更に開口率を損なうことなく形成できる。

【００６１】［実施例２］実施例１では、光吸収物１
２２を形成する際に、画素電極１１５表面を覆う余分な
絶縁物層１２１を除去する手段として、ドライエッチン
グ法を用いた。本実施例では、余分な絶縁物層１２１を
除去する手段にＣＭＰ（化学的機械的研磨）を用いる。

【００６２】先ず、実施例１と同様の工程に従って、図
５（Ｂ）に示す構造を作製する。そしてＣＭＰによっ
て、画素電極１１５表面を覆う余分な絶縁物層１２１を
研磨し除去する。ＣＰＭの条件は絶縁物層１２１は研磨
するが画素電極１５５をできるだけ研磨しないように、
スラリの種類や研磨布の回転数を設定することで、画素
電極１５５表面が露出した時にＣＭＰを終了させること
が可能である。

【００６３】このため、画素電極１５５表面の硬度と絶
縁物層１２１の硬度差ができるだけ大きくなるようにす
る。例えば、実施例１のようにアルミニウム材料で画素
電極１５５を形成した場合、その表面を陽極酸化処理等
によって酸化してアルミナを形成すればよい。

【００６４】［実施例３］図７は本実施例の光吸収物
の作製工程の説明図である。本実施例では、光吸収物の
他の作製方法を説明する。図８ではＴＦＴを一部のみを
図示した。また、図７において図１〜図５と同じ符号は
同じ部材を示す。

【００６５】先ず、実施例１と同様の工程に従って、図
５（Ａ）に示す構造を作製する。そして、図７（Ａ）に
示すように画素電極１１５のパターニング用のレジスト
マスク１１６を残存させた状態で、絶縁物層２０１を形
成する。この絶縁物層２０１は後に光吸収物を構成する
ものであり、着色された絶縁物材料でなる。

【００６６】本実施例でも実施例１と同様に、絶縁物層
２０１をスピンコート法にて黒色顔料を分散させたアク
リル樹脂を塗布し、硬化して、黒色のアクリルで形成す
る。これは、溝部１２０および画素電極１１５の隙間を
絶縁物層２０１によって充填するためである。アクリル
樹脂の他、スピンコート法で作成可能なポリイミド、ポ
リアミド、ポリイミドアミド、エポキシ等の有機樹脂
や、ＰＳＧ、ＳｉＯ₂ 等の酸化珪素系塗布膜を用いるこ
とが可能である。なお絶縁物層２０１には黒色顔料を分
散させたが、カーボン系材料を分散させることもでき
る。

【００６７】次に、Ｏ₂ アッシング等のドライエッチン
グ処理により、画素電極１１５表面を覆う絶縁物層２０
１を除去する。エッチングを継続し、レジストマスク１
１６と共にこの隙間に充填されていた絶縁物層２０１も
除去する。そしてレジストマスク１１６が厚さｈ程残存
した状態でエッチングを終了する。厚さｈはエッチング
時間により制御できる。

【００６８】図７（Ｂ）の状態で、溝部１２０、画素電
極１１５の隙間、レジストマスク１１６の隙間に充填さ
れた絶縁物層２０１が残存する。これが光吸収物２０２
となる。そして、図７（Ｃ）に示すように、専用の剥離
液によってレジストマスク１１６のみを剥離する。この
結果、画素電極１１５表面から突出して、光吸収物２０
２が形成される。

【００６９】光吸収物２０２を画素電極１１５表面突出
させることにより、光吸収物２０２上に（画素電極１１
５の隙間上に）存在する液晶分子は近傍の画素電極１１
５が作る電界の作用がおよび難く、応答させないように
できる。画素電極１１５の間に存在する液晶分子は表示
に寄与しないため、このような液晶分子を応答させない
ことにより、画素電極１１５上に存在する液晶分子の応
答不良が防止でき、高画質表示が可能になる。

【００７０】また図７に示す工程では、絶縁物層２０１
とレジストマスレジストマスク１１６のエッチングレー
トがほぼ同じ、もしくは絶縁物層２０１のエッチングレ
ートが高い場合に特に有効であり、レジストマスク１１
６を厚さｈだけ残すことで、光吸収物２０２を画素電極
１１５から突出させることができる。

【００７１】一方絶縁物層２０１よりもレジストマスク
１１６のエッチングレートが高くなるように双方の材料
を選択することも可能である。この場合にはレジストマ
スク１１６を完全に除去するまでエッチングを行う。エ
ッチングが終了した時点では、エッチングレートの差に
より絶縁物層２０１が画素電極１１５の表面よりも突出
して残存させることができる。また、レジストマスク１
１６が完全に除去されたか否かはエッチング装置にてモ
ニタリング可能であるが、レジストマスク１１６を残存
させる厚さｈは時間で制御しており、モニタリング不可
能なので、完全に除去するほうがレジストマスク１１６
を残存させてエッチングを終了させるよりも制御性・再
現性に優れる。

【００７２】また、本実施例では光吸収物２０２を画素
電極１１５表面よりも突出させるようにしたが、エッチ
ング時間を延長してレジストマスク１１６を完全に除去
し、光吸収物２０２の表面が画素電極１１５表面とほぼ
同じになるようにすることもできる。また図６において
１５０、１６０で示すように、画素電極１１５表面より
も陥没した状態までエッチングしても良く、光吸収物２
０２を少なくとも層間絶縁膜１１４の溝部１２０に残存
させればよい。

【００７３】あるいは図７（Ａ）の構造まで作製した
後、実施例２で説明したＣＭＰ工程によって、光吸収物
２０２を形成することもできる。この場合、絶縁物層２
０１と共にレジストマスク１１６も研磨除去して、画素
電極１１５表面を露出させればよい。

【００７４】なお、実施例１〜３において画素部のアク
ティブ素子はトップゲイト型のＴＦＴにしたが、この構
造に限定されるものではなく、ボトムゲイト型ＴＦＴ等
の他の構造のＴＦＴでもよい。またＴＦＴに限らず、ダ
イオード、ＭＩＭ素子等を形成することができる。

【００７５】また、実施例１〜３では基板１００に絶縁
性のガラスや石英を用いたが、反射型の画素部を形成す
る場合は単結晶シリコン基板を用いることができる。こ
の場合には、アクティブマトリクス素子として、単結晶
シリコン基板にＭＯＳ型トランジスタを形成すればよ
い。単結晶シリコン基板を用いることにより、画素電極
１１５と光吸収物１２２によって基板表面からの光が遮
蔽されると共に、基板裏面からの光も遮蔽できる。

【００７６】［実施例４］図８は本実施例の電子機器
の概略外観図である。本実施例では、本発明の電子機器
の応用製品を説明する。本発明を応用した電子機器とし
て、ビデオカメラ、スチルカメラ、プロジェクタ、ヘッ
ドマウントディスプレイ、カーナビゲイション、パーソ
ナルコンピュータ、携帯情報端末（モバイルコンピュー
タ、携帯電話）等が挙げられる。

【００７７】図８（Ａ）はモバイルコンピュータ（モー
ビルコンピュータ）であり、本体２００１、カメラ部２
００２、受像部２００３、操作スイッチ２００４、反射
型液晶表示装置２００５で構成される。

【００７８】図８（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ
であり、本体２１０１、一対の反射型液晶表示装置２１
０２、本体を頭部に固定するためのバンド部２１０３で
構成される。一対の液晶表示装置は左眼用の画像、右眼
用の画像をそれぞれ表示される。使用者はこの画像を光
学系を介して視覚する。すると目前に大画面が表示され
ているように視覚することができる。

【００７９】図８（Ｃ）は携帯電話であり、本体２２０
１、音声出力部２２０２、音声入力部２２０３、反射型
液晶表示装置２２０４、操作スイッチ２２０５、アンテ
ナ２２０６で構成される。

【００８０】図８（Ｄ）はビデオカメラであり、本体２
３０１、反射型液晶表示表示装置２３０２、音声入力部
２３０３、操作スイッチ２３０４、バッテリー２３０
５、受像部２３０６で構成される。

【００８１】図８（Ｅ）はリア型プロジェクタであり、
本体２４０１内部に配置された光源２４０２から出射し
た光は、反射型液晶表示装置２４０３の画素部で反射・
変調される。この反射光は偏光ビームスプリッタ２５０
４、リフレクタ２５０５、２５０６を経て、スクリーン
２５０７に投影され、画像として表示される。

【００８２】図８（Ａ）〜（Ｅ）に示す電子機器におい
て、反射型液晶表示装置２００５、２１０２、２２０
２、２３０２、２４０３には、本発明の画素部が設けら
れ、またこの画素部を制御するための周辺駆動回路も画
素部と同一基板上に形成されている。また、液晶材料は
強誘電性液晶、反強誘電性液晶等、表示モードに合わせ
て適宜に選択する。

【００８３】本発明の画素部の構造によって、アクティ
ブ素子の光劣化が防止されるため、長寿命化、信頼性の
向上が図れる。特に、図８（Ｅ）のリア型プロジェクタ
のように強い光を照射する電子機器に非常に有効であ
る。

【００８４】また、画素電極以外の反射光が無くなるた
め、高コントラストの高い、高画質表示が実現できる。
この効果は、図８（Ｅ）のリア型プロジェクタのよう
に、画像を数十〜数百倍にも拡大投影するような電子機
器に非常に有効である。

【００８５】また、光吸収物によって画素電極の段差を
平坦化もしくは緩和されているため、段差部での液晶分
子の配向の乱れが無くなり、この配向の乱れによって生
じていたコントラストの低下、特に黒表示の低下をなく
すことができる。

【００８６】液晶分子の配向の乱れを防止する効果は、
セルギャップが２〜４μｍ程度の反射型液晶表示装置
や、セルギャップが２μｍ以下の強誘電性液晶・反強誘
電性液晶表示装置に特に有効である。更に、図８（Ｅ）
に示すプロジェクタは画素数が多く、その面積が微細な
ので、配向の乱れを防止することは画質の向上に非常に
効果的である。プロジェクタの他の構成を図８（Ｆ）に
示す。

【００８７】図８（Ｆ）はフロント型プロジェクタであ
り、本体２５０１において、光源２５０２からの光は透
過型液晶表示装置２５０３で変調されて透過する。この
透過光は光学系２５０４によってスクリーン２５０５に
投影され、画像が表示される。本発明の画素部が透過型
表示装置２５０３に用いられており、高精細な表示が実
現できる。

【００８８】なお実施例１〜４では、液晶表示装置につ
いて説明したが、本発明の画素部はＥＬ表示装置等の他
のアクティブマトリクス型表示装置に応用でき、光吸収
物により画素部のアクティブ素子の光劣化を防止でき
る。

【００８９】

【発明の効果】本発明においては、画素電極の隙間に形
成される溝部に光吸収物を埋め込んだことにより、画素
電極の隙間から光が入射することを完全に防止すること
ができる。特に、画素電極を金属膜で構成することによ
って、画素電極と光吸収物にて光を完全に遮光できるた
め、アクティブ素子の光劣化を防止したり、クロストー
クを防止することができる。

【００９０】また、本発明の光吸収物が埋め込まれる溝
部は自己整合的に形成され、更に光吸収物のパターニン
グ工程が不要なため、製造方法が簡略化され、また画素
領域の開口率を損なうことなく形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画素部の正面図と断面図。

【図２】実施例１の画素部の作製工程を説明するため
の正面図と断面図。

【図３】実施例１の画素部の作製工程を説明するため
の正面図と断面図。

【図４】実施例１の画素部の作製工程を説明するため
の正面図と断面図。

【図５】実施例１の画素部の作製工程を説明するため
の断面図。

【図６】実施例１の光吸収物の作製工程を説明するた
めの溝部の拡大図。

【図７】実施例３の画素部の作製工程を説明するため
の断面図。

【図８】実施例４の電子機器の応用製品の説明図。

【図９】従来例の画素部の正面図と断面図。

【符号の説明】

１００基板１０１活性層１０２ゲイト絶縁膜１０４ゲイト電極１０５ゲイト配線１０７ソース領域１０８ドレイン領域１０９チャネル形成領域１１０第１の層間絶縁膜１１１ソース電極１１２ソース配線１１３ドレイン電極１１４第２の層間絶縁膜１１５画素電極１１６レジストマスク１２０溝部１２１絶縁物層１２２光吸収物２０１絶縁物層２０２光吸収物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のアクティブ素子と、前記複数のア
クティブ素子を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に形成
された複数の画素電極とが配置された画素領域を有する
電子機器であって、前記絶縁物層には、隣接する前記画素電極の隙間と重な
る空隙を有する溝部が設けられ、前記溝部には、絶縁性の光吸収物が埋め込まれているこ
とを特徴とする電子機器。
【請求項２】複数のアクティブ素子と、前記複数のア
クティブ素子を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に形成
された複数の画素電極とが配置された画素領域を有する
電子機器であって、前記絶縁物層には、隣接する前記画素電極の隙間と重な
る空隙を有する溝部が設けられ、前記溝部および前記隣接する画素電極の隙間には、絶縁
性の光吸収物が埋め込まれていることを特徴とする電子
機器。
【請求項３】請求項２において、前記光吸収物の表面
は前記画素電極の表面と概略同一平面をなすことを特徴
とする電子機器。
【請求項４】請求項２において、前記光吸収物の表面
は前記画素電極の表面よりも突出していることを特徴と
する電子機器。
【請求項５】請求項１〜４において、前記絶縁物層の
溝部の側面は前記画素電極の端面と概略同一平面をなす
ことを特徴とする電子機器。
【請求項６】請求項１〜５において、前記画素電極は
金属材料からなることを特徴とする電子機器。
【請求項７】請求項１〜６において、前記光吸収物は
顔料またはカーボン系材料が分散された有機樹脂材料か
らなることを特徴とする電子機器。
【請求項８】請求項１〜６において、前記光吸収物は
顔料またはカーボン系材料が分散された酸化珪素系塗布
膜からなることを特徴とする電子機器。
【請求項９】請求項７において、前記有機樹脂材料
は、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドア
ミド、エポキシから選ばれた材料であることを特徴とす
る電子機器。
【請求項１０】複数のアクティブ素子と、前記複数の
アクティブ素子を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に形
成された複数の画素電極とが配置された画素領域を有す
る電子機器の作製方法であって、前記絶縁物層上に前記複数の画素電極を形成する第１の
工程と、隣接する前記画素電極の隙間に存在する前記絶縁物層を
除去して、溝部を形成する第２の工程と、前記溝部に埋め込まれた絶縁性の光吸収物を形成する第
３の工程とを有することを特徴とする電子機器の作製方
法。
【請求項１１】請求項１０に記載の第３の工程におい
て、前記光吸収物は前記溝部および前記画素電極の隙間
に埋め込まれることを特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項１２】複数のアクティブ素子と、前記複数の
アクティブ素子を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に形
成された複数の画素電極とが配置された画素領域を有す
る電子機器の作製方法であって、前記絶縁物層上に前記複数の画素電極を形成する第１の
工程と、隣接する前記画素電極の隙間に存在する前記絶縁物層を
除去して、溝部を形成する第２の工程と、前記溝部および前記画素電極の前記隙間に埋め込まれ、
かつ前記複数の画素電極表面を覆う絶縁性の光吸収物を
形成する第３の工程と、少なくとも前記複数の画素電極表面を覆っている前記光
吸収物を除去して、前記画素電極表面を露出する第４の
工程とを有することを特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項１３】請求項１２に記載の第４の工程は、前
記光吸収物をドライエッチングによって除去する工程で
あることを特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項１４】請求項１２に記載の第４の工程は、前
記光吸収物をＣＭＰによって除去する工程であることを
特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項１５】請求項１２〜１４に記載の第４の工程
において、前記溝部および前記画素電極の隙間に埋め込
まれた前記光吸収物は残存されることを特徴とする電子
機器の作製方法。
【請求項１６】複数のアクティブ素子と、前記複数の
アクティブ素子上を覆う絶縁物層と、前記絶縁物層上に
形成された複数の画素電極とが配置された画素領域を有
する電子機器の作製方法であって、前記絶縁物層上に導電膜を形成し、前記導電膜上にレジ
ストマスクを形成し前記導電膜をパターニングして、前
記複数の画素電極を形成する第１の工程と、前記レジストマスクを残存させた状態で、隣接する前記
画素電極の隙間に存在する前記絶縁物層を除去して、溝
部を形成する第２の工程と、前記溝部および前記画素電極の前記隙間に埋め込まれ、
かつ前記レジストマスク表面を覆う絶縁性の光吸収物を
形成する第３の工程と、少なくとも前記レジストマスク表面を覆っている絶縁性
の光吸収物と前記レジストマスクとを除去して、前記画
素電極表面を露出させる第４の工程とを有することを特
徴とする電子機器の作製方法。
【請求項１７】請求項１６に記載の第４の工程におい
て、前記溝部および前記画素電極の隙間に埋め込まれた
前記光吸収物は残存されることを特徴とする電子機器の
作製方法。
【請求項１８】請求項１６に記載の第４の工程におい
て、前記溝部および前記画素電極の隙間に埋め込まれた
前記光吸収物は残存され、残存された前記光吸収物の表
面は前記画素電極の表面よりも突出していることを特徴
とする電子機器の作製方法。
【請求項１９】請求項１０〜１８に記載の第２の工程
において、前記層間絶縁層に形成された溝部の側面は前
記画素電極の端面と概略同一平面をなすように形成され
ることを特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項２０】請求項１０〜１９において、前記画素
電極は金属材料でなることを特徴とする電子機器の作製
方法。
【請求項２１】請求項１０〜２０において、前記光吸
収物は顔料またはカーボン系材料が分散された有機樹脂
材料からなることを特徴とする電子機器の作製方法。
【請求項２２】請求項１０〜２０において、前記光吸
収物は顔料またはカーボン系材料が分散された酸化珪素
系塗布膜からなることを特徴とする電子機器の作製方
法。
【請求項２３】請求項２１において、前記有機樹脂材
料は、アクリル、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミド
アミド、エポキシから選ばれた材料であることを特徴と
する電子機器の作製方法。