JPH1195687A

JPH1195687A - 表示装置

Info

Publication number: JPH1195687A
Application number: JP9273456A
Authority: JP
Inventors: Kouyuu Chiyou; 宏勇張; Masayuki Sakakura; 真之坂倉; Takayuki Ikeda; 隆之池田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1997-09-20
Filing date: 1997-09-20
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】アクティブマトリクス型パネルの素子基板に
形成された遮光膜表面での光反射を防止して、表示特性
を向上する。【解決手段】基板１００上に、画素ごとに電気的に分離
された画素電極２３０と、ＴＦＴ２００と、遮光膜３０
０が設けられている。遮光膜３００は、少なくとも画素
電極２３０の隙間と重なるように配置され、画素電極２
３０の隙間において、層間絶縁膜２２１を介してその表
面が露出されている。遮光膜３００は、金属等の導電性
材料でなる電極層３１０と、その表面に形成された可視
光を吸収する絶縁性の中間物膜３２０で構成される。中
間物膜３２０によって画素電極２３０の隙間から入射し
た可視光が吸収され、電極層３１０で光が反射すること
を防ぐ。

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
備えた液晶表示装置等の表示装置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。液晶パネルで
は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を用いたＴＦＴーＬＣ
Ｄ（液晶ディスプレイ）が広く知られている。

【０００３】ＣＲＴに代わるフラットディスプレイとし
て液晶パネルが注目されており、２０型以上の大型化、
ＳＸＧＡ規格以上の高精細化が進められ、次世代ＨＤＴ
Ｖディスプレイとして着目されている。他方、液晶パネ
ルは薄く・軽いという特長を活かして、携帯型情報機器
の表示部としても広く使用されている。

【０００４】しかしながら液晶パネルの大型化・高精細
化を進めると開口率が小さくなり、画面が暗くなってし
まう。例えば、透過型液晶パネルの明るさは、バックラ
イトの輝度が同じであれば、液晶材料、偏光板、カラー
フィルタの透過率、画素電極の透過率、開口率で決ま
る。液晶パネルを明るくするには、上記の部材の透過率
の向上、高開口率化により、光利用率を向上させること
が必要である。携帯型情報機器の等のバッテリー駆動の
ディスプレイは省電力化も必要であり、開口率向上によ
り、バックライトの利用率が上がり、ディスプレイの高
輝度化と省電力化が同時に実現できる。

【０００５】画素部の開口率を向上するために、有効領
域以外からの漏れ光を遮光するためのブラックマトリク
ス（ＢＭ）をＴＦＴ基板側に設ける構造、いわゆるＢＭ
・オン・ＴＦＴ構造が提案されている。対向基板にブラ
ックマトリクス設けるには、基板の貼り合わせ精度のた
め、ブラックマトリクスには数μｍから１０μｍ程度画
素電極との重なり領域が必要になる。この重なり領域の
ため開口率が低下している。他方、ＴＦＴ基板にブラッ
クマトリクスを設けると、ブラックマトリクスの加工精
度は基板貼り合わせよりも高いので、画素電極との重な
り部分はデザインルール程度に狭くなり、開口率が向上
できる。

【０００６】図１０に従来のＢＭ・オン・ＴＦＴ構造の
ＴＦＴ基板の構成を示す。図１０（Ａ）はＴＦＴ基板の
断面図であり、図１０（Ｂ）はＴＦＴ基板の正面図であ
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（ＴＦＴ）２が形成されている。ＴＦＴ２は、チ
ャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域を構成す
る活性層３、ゲイト絶縁膜４、ゲイト電極５、ソース電
極６、及びドレイン電極７を有する。

【０００７】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（ＢＭ）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１４は第２、第３の層間絶縁膜１
１、１３に形成されたコンタクトホールを介して、ＴＦ
Ｔ２のドレイン電極７に接続されている。

【０００８】図１０（Ｂ）に示すように、ブラックマト
リクス１２はゲイトバス線、ソースバス線に沿って格子
状に一体的に形成されている。また透過型パネルであれ
ばＴＦＴ２の形成領域も覆うように形成されている。更
に開口率を低下せずに補助容量を作製するため、ブラッ
クマトリクス１２を補助容量の一方の電極に用いる構成
が知られており、例えば、第３の層間絶縁膜１３を誘電
体として、ブラックマトリクス１２と画素電極１４の重
なり部分で補助容量を形成している。

【０００９】また、ブラックマトリクス１２はゲイトバ
ス線及びソースバス線と寄生容量が作られるが、ブラッ
クマトリクス１２電位を固定することにより、ゲイトバ
ス線、ソースバス線の電位の変動によって寄生容量が変
動することが抑制できる。よってこの寄生容量の変動が
画素電極の電位にフィードバックされることが抑制で
き、ディスクリネーションを防止することができる。

【００１０】従って、ブラックマトリクス１２の材料
は、薄膜でも可視光に対して遮光性を有し、かつ電極と
して機能する金属膜、クロムやチタン等で構成されてい
る。

【００１１】

【発明が解決する課題】しかしながら、従来の液晶パネ
ルではブラックマトリクス１２を金属材料で形成したた
め、例えば、開口率が６０％であれば、残り４０％はブ
ラックマトリクス１２でなる鏡のようなものである。図
１０（Ａ）に示すように、画素電極１４の隙間２１から
光３０が入射すると、矢印３１で示すように、ブラック
マトリクス１２で光が反射される。この反射光３１は表
示に寄与しない光であり、表示特性の劣化の原因とな
る。

【００１２】また、従来、反射防止対策として、ブラッ
クマトリクスをＣｒＯ、ＴｉＮ等の反射率の低い導電膜
で形成しているが、ブラックマトリクスでの反射を完全
になくすことはできていない。

【００１３】また、画素電極１４の下地となる第３の層
間絶縁膜１３は平坦性が求められ、一般にポリイミド等
の樹脂膜で形成されている。しかしながら樹脂膜の原料
液中には容器、ハンドリング等のため微量のパーティク
ルが含まれてしまう。

【００１４】樹脂原料液をフィルタで漉すことでパーテ
ィクルを削減できるが、原料の粘度のためフィルタの細
かさには限度がある。例えばポリイミドであれば０．５
μｍ以下のフィルタを使用することは難しく、このため
ポリイミド膜から０．５μｍ以下のパーティクルを完全
に除去することは困難である。

【００１５】樹脂膜で第３の層間絶縁膜１３形成した場
合、点線で囲ったブラックマトリクス１２上の領域２２
にパーティクルが存在すると、ブラックマトリクス１２
と画素電極１４が短絡されて、その画素は点欠陥となっ
てしまう。本発明人の試算では、０．５μｍ以下のパー
ティクルによる点欠陥の発生確率は１／１０万〜１／１
００万程度となる。従って画素が高密度化されるほど点
欠陥数も大きくなり、例えばＶＧＡ規格（約３０万画素
数）でも多い時には数個の点欠陥が発生することにな
る。

【００１６】本発明の目的は、従来のＢＭ・オン・ＴＦ
Ｔの長所、開口率向上、光の遮光による表示特性の向
上、補助容量形成、ディスクリネーションの防止という
長所を維持して、ＴＦＴ等の能動素子と同一基板に形成
されたブラックマトリクス表面での光の反射を防止した
表示装置を提供することにある。

【００１７】更に本発明の目的は、ブラックマトリクス
表面での光の反射を防止すると共に、ブラックマトリク
スと画素電極との短絡を防止して、点欠陥の発生を防止
可能な表示装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した問題点を解消す
るために、本発明に係る表示装置は、画素ごとに電気的
に分離された複数の画素電極と、各画素電極に接続され
た能動素子と、前記画素電極よりも下層に形成され、前
記画素電極の隙間を覆う遮光膜とが同一基板上に形成さ
れた画素領域を備えた表示装置であって、前記遮光膜
は、電極層と、該電極層上に形成された中間膜とを有
し、前記中間物膜は、可視光を吸収する光吸収層を少な
くとも１層有することを特徴とする表示装置。

【００１９】即ち、本発明は、従来のＢＭ・オン・ＴＦ
Ｔ構造において、金属、金属化合物、合金等の可視光を
反射する電極層上に、可視光を遮光する光吸収層を少な
くとも１層設けている。この構成により、画素電極の隙
間から入射した光が遮光膜表面で反射することを防止
し、表示特性を向上させる。

【００２０】本発明に係る中間物膜の他の構成は、可視
光を吸収する光吸収性と共に、絶縁性を兼ね備えた光吸
収層を少なくとも１層設けたものである。この構成にお
いて、遮光膜表面での光の反射が防止できる共に、遮光
膜の電極層と画素電極間の短絡が防止できる。

【００２１】更に、本発明に係る中間物膜の他の構成
は、可視光を吸収する光吸収性を有する光吸収層と、絶
縁性を有する絶縁層を少なくとも各１層ずつ設けたもの
である。これにより、遮光膜表面での光の反射が防止で
きると共に、遮光膜の導電性層と画素電極間の短絡を防
止できる

【００２２】

【発明の実施形態】図１を用いて、本実施形態を説明
する。

【００２３】図１は本実施形態の画素領域の模式的な断
面図である。基板１００上には、画素ごとに電気的に分
離された画素電極２３０と、画素電極２３０に接続され
た能動素子２００が形成されている。画素電極２３０と
能動素子２００は層間絶縁膜２２０、２２１によって上
下間で絶縁分離されている。

【００２４】画素電極２３０と能動素子２００の間の層
間絶縁物２００上に、遮光膜３００が設けられている。
遮光膜３００は、少なくとも画素電極２３０の隙間と重
なるように配置され、画素電極２３０の隙間において、
層間絶縁膜２２１を介してその表面が露出されている。
また、遮光膜３００は能動素子２００に接続される信号
線２０３、２１１に沿って配置されている。

【００２５】遮光膜３００は、金属等の導電性材料でな
る電極層３１０と、その表面に形成された中間物膜３２
０の多層構造を有する。

【００２６】電極層３１０の電位を固定することによっ
て、能動素子２００に接続される信号線２０３、２１１
の電位の変動が、画素電極の電位にフィードバックされ
ることを抑制でき、ディスクリネーションの発生を防止
できる。従って、本発明においては、電極層３１０には
遮光性を有し、かつ導電性を有するＴｉ、Ｃｒ、Ａｌ、
Ｍｏ、Ｔａ等の金属膜が好適である。

【００２７】金属材料で電極層３１０を構成しても、中
間物膜３２０によって画素電極２３０の隙間から入射し
た可視光が吸収されるので、電極層３１０で光が反射す
ることが防止できる。

【００２８】中間物膜３２０で可視光を吸収させるた
め、中間物膜３２０は少なくとも、真性又は実質的に真
性な非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウムでな
る層、もしくは着色された樹脂等の絶縁層を少なくとも
１層有する。

【００２９】

【実施例】図１〜図８を用いて、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００３０】［実施例１］本実施例では、本発明を透
過型液晶表示装置に応用した例を説明する。図１は本実
施例の画素領域の断面図であり、図２は画素領域の正面
図である。なお図１は図２の線Ａ−Ａ’で切った断面図
に相当する。

【００３１】可視光に対して透明な透明基板上には、能
動素子としてＴＦＴ２００が形成され、ＴＦＴ２００に
は画素電極２３０が接続されている。ＴＦＴ２００と画
素電極２３０は層間絶縁膜２２０、２２１により上下間
で絶縁分離されいる。層間絶縁膜１１０上には、遮光膜
３００が形成されている。図２に示すように、遮光膜３
００は画素電極２３０の下層の絶縁膜２２０上であっ
て、画素電極２３０の隙間を少なくとも覆うように配置
されている。遮光膜３００により、画素電極２３０の隙
間から入射する光がＴＦＴ２００に照射されるのを防止
し、かつ基板１００の裏面から照射されるバックライト
光が有効表示領域以外から漏れることを防いでいる。

【００３２】本実施例の遮光膜３００は電極層３１０
と、可視光に対して光吸収性を有し、かつ絶縁性を有す
る中間物膜３２０でなる。本実施例では中間物膜４０２
を着色された樹脂材料で形成する。以下、図３、図４を
用いて、本実施例の液晶パネルの作製工程を説明する。
図３は画素マトリクスの断面図であり、図４は画素マト
リクスの上面図である。図３は図４の線Ａ−Ａ’で切っ
た断面図である。

【００３３】絶縁表面を有し、可視光に対して透明な基
板１００を用意する。基板１００には、ガラス基板や石
英基板等を用いることができる。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。
また本実施例では、ＴＦＴ２００を多結晶シリコンで構
成するため、基板１００はシリコンの結晶化のプロセス
温度に耐え得るものを選択する。

【００３４】基板１００上に、プラズマＣＶＤもしくは
減圧ＣＶＤ法にて非晶質シリコン膜を４０〜１００ｎｍ
の厚さに、ここではプラズマＣＶＤにて５５ｎｍの厚さ
に成膜する。脱水素化工程の後、線状エキシマレーザ光
で非晶質シリコン膜を走査して、多結晶化する。多結晶
化方法として、熱結晶化方法や、赤外線を照射するＲＴ
Ａ法、熱結晶化とレーザアニールとを組み合わせる方法
等を採用することができる。

【００３５】多結晶化シリコン膜を島状にパターニング
して、画素部のＴＦＴ２００の活性層２０１、ＴＦＴ２
００を駆動する図示しない周辺駆動回路の活性層を形成
する。なお、しきい値制御のために、少なくともｎチャ
ネル型とする画素ＴＦＴ２００や駆動回路のＴＦＴの活
性層にボロン等のｎ型不純物を添加するとよい。

【００３６】次に、活性層２０１を覆うゲイト絶縁膜２
０２として、プラズマＣＶＤ法にて厚さ１２０ｎｍの酸
化珪素膜を形成する。なお基板１００を石英基板等の高
耐熱性基板を用いた場合は、ゲイト絶縁膜を熱酸化法で
作製することができる。

【００３７】次に、ゲイト絶縁膜２０２上に、ゲイト電
極２０２、ゲイト配線２０３を構成する導電膜を形成す
る。本実施例では、リンを含む導電性多結晶シリコン膜
を形成する。導電性のシリコン膜の他に、Ａｌ、Ｔａ、
Ｍｏ、Ｃｒ等の金属やその合金を用いることができる。
リンを含む多結晶シリコン膜をパターニングして、ゲイ
ト電極２０３、ゲイト配線２０４を形成する。ゲイト電
極２０３はゲイト配線２０４と一体的に形成され、配線
２０４から延在した構成とされる。周辺駆動回路におい
ても、ゲイト電極・配線が形成される。

【００３８】次に、イオンドーピング法にて、ゲイト電
極２０３をマスクにして、画素ＴＦＴ２００の活性層に
リンをドープする。活性層２０１にソース領域２０５、
ドレイン領域２０６、チャネル形成領域２０７が自己整
合的に形成される。なお、同時に周辺駆動回路のｎチャ
ネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域、チャネル
形成領域も自己整合的に形成される。次にＴＦＴ２００
および周辺駆動回路のｎチャネル型ＴＦＴの活性層をレ
ジストマスクで覆って、周辺駆動回路のｐチャネル型Ｔ
ＦＴの活性層にボロンをドープして、ｐ型のソース領域
及びドレイン領域を形成する。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。

【００３９】次に、第１の層間絶縁膜２０８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２０８にソ
ース／ドレイン領域２０５、２０６に達するコンタクト
ホールを開口する。

【００４０】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２１１、ソー
ス配線２１２、ドレイン電極２１３をそれぞれ形成す
る。ソース電極２１１はソース配線２１２と一体的に形
成され、配線２１２から延在した構成とされる。また、
周辺駆動回路においてはｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネ
ル型ＴＦＴがＣＭＯＳ構造となるように、ソース電極・
配線、ドレイン電極・配線が形成される。

【００４１】以上の工程により、画素ＴＦＴおよび周辺
駆動回路を構成するＣＭＯＳ−ＴＦＴが完成する。画素
マトリクスにおいて、ゲイト配線２０４とソース配線２
１２が作る格子内部が有効表示領域となる。なお、ここ
ではＴＦＴ２００をプラナ型としたがトップゲイト構造
とすることも可能である。また逆スタガー型等のボトム
ゲイト構造とすることもできる。

【００４２】次に、画素マトリクスに遮光膜３００を形
成する。図５を用いて遮光膜３００の作製工程を説明す
る。

【００４３】先ず図５（Ａ）に示すように、画素ＴＦＴ
２００を覆う第２の層間絶縁膜２２０を形成する。ここ
では、層間絶縁膜２２０として厚さ１μｍのアクリル膜
を形成する。

【００４４】層間絶縁膜２２０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
ポキシ等を用いることができる。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。あるいは、層間絶縁膜２２０の
表面層は平坦化するため列記した樹脂膜、酸化珪素系塗
布膜を用い、下層は酸化珪素、窒化珪素、酸化窒化珪素
膜等の無機絶縁材料でなる単層膜又は多層膜とすること
もできる。

【００４５】次に、遮光膜３００の電極層３１０を構成
するチタン（Ｔｉ）膜３０１をスパッタ法にて厚さ２０
０ｎｍに成膜する。チタン膜３０１の他に金属膜３０１
の材料としては、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｍｏ等の金
属膜、Ｔｉ／Ａｌ等積層膜、ＭｏＴａ等の合金を用いる
ことができる。

【００４６】次に、チタン膜３０１上に、中間物膜３２
０となる黒色樹脂膜３０２を、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ポリイミド樹脂を０．
５μｍの厚さに塗布し、硬化させる。黒色樹脂膜３０２
の厚さの下限はスピンコート法にて均一に塗布できる厚
さで決定でき、凡そ０．３μｍ程度である。また膜厚の
上限は、後に樹脂膜３０２をパターニングすること、画
素電極を形成するための層間絶縁膜を遮光膜３００上に
形成することを考慮すると、１．０μｍ程度が適当であ
る。

【００４７】なお黒色樹脂膜３０２の材料はポリイミド
の他に、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、エ
ポキシ等が使用できる。また樹脂膜３０２を着色するに
は顔料の他、カーボンやグラファイト等を分散させれば
よい。

【００４８】そして、黒色樹脂膜３０２上にをパターニ
ングするためのレジストマスク３０３を形成する。（図
５（Ａ））

【００４９】次に、図５（Ｂ）に示すように、このレジ
ストマスク３０３を用いて、エッチングにより黒色樹脂
膜３０２とチタン膜３０１をパターニングする。先ず、
黒色樹脂膜３０２をＯ₂ガスにＣＦ₄ガスを１〜１０％混
合したエッチングガスにより、エッチングする。次にチ
タン膜３０１をエッチングする。チタン膜３０１のエッ
チングガスまたはエッチング液は、下地の樹脂でなる層
間絶縁膜２２０を変質させないものを選択する必要があ
る。そのため本実施例ではＣｌ₂／ＢＣｌ₃／ＳｉＣｌ₄
の塩素系の混合ガスを用いる。

【００５０】ドライエッチングで残存したチタン膜３０
１と黒色樹脂膜３０２がそれぞれ、遮光膜３００を構成
する電極層３１０と中間物膜３２０に相当する。エッチ
ング終了後、レジストマスク３０３を剥離する。この状
態の画素部の上面図が図６に相当する。図６において、
Ａ−Ａ’で切った断面図が図５（Ｂ）に相当する。

【００５１】図５（Ｂ）では遮光膜３００は分断されて
いるように図示されるが、図６に示すように、遮光膜３
００はゲイト配線２０４とソース配線２１２、および画
素電極２５０とのコンタクト部を除く活性層２０１を覆
うように、格子状に一体的に形成されている。また、電
極層３１０の電位を固定するために、遮光膜３００は電
極層３１０において画素マトリクス外部の図示しない取
出し端子に電気的に接続されている。

【００５２】電極層３１０の電位を固定することによっ
て、ゲイト配線２０４とソース配線２１２の電位の変動
が、画素電極の電位にフィードバックすることが抑制で
き、ディスクリネーションの発生を防止できる。

【００５３】遮光膜３００を完成した後、図１に示すよ
うに、遮光膜３００を覆う第３の層間絶縁膜２２１とし
て、厚さ１．５μｍのポリイミド膜をスピンコート法に
て形成する。層間絶縁膜２２１の材料は、下層の凹凸を
相殺して、表面が平坦な膜に成膜することができる有機
樹脂膜が好適である。ポリイミドの他にアクリル、ポリ
アミド、ポリイミドアミド、エポキシ等を用いることが
できる。

【００５４】層間絶縁膜２２１にドレイン電極２１３に
達するコンタクトホールを開口する。次に、画素電極２
３０を構成するＩＴＯ、酸化スズ等の透明電膜を成膜す
る。本実施例では、ＩＴＯ膜を１２０ｎｍにスパッタ法
にて成膜し、ウエットエッチングにてパターニングし
て、画素電極２３０を形成する。

【００５５】図２に示すように、各画素電極２３０はゲ
イト配線２０４とソース配線２１２がなす格子内に配置
されている。本実施例では画素電極２３０の周囲が遮光
膜３００と重なる構造とする。この構造により、遮光膜
３００の電極層３１０と画素電極２３０とを対向電極と
し、樹脂でなる中間物膜３２０と層間絶縁膜２２１を誘
電体とする、リング状の補助容量が形成される。しかも
この補助容量は有効表示領域外に形成されるため、開口
率を低下させることがない。

【００５６】本実施例では、遮光膜３００の開口側（画
素電極２３０側）に黒色樹脂でなる中間物膜３２０を設
けたため、画素電極２３０側から入射した光が中間物膜
３２０に吸収されるので、電極層３１０での光反射が防
止が可能なため、表示特性が向上する。

【００５７】更に、電極層３１０と画素電極２３０は、
樹脂材料でなる中間物膜３２０と層間絶縁膜２２１の２
層の絶縁膜によって層間分離されている。従って１層の
樹脂膜で層間分離するよりも絶縁化の冗長性が向上し、
電極層３１０と画素電極２３０間の短絡が低減でき、歩
留まり向上につながる。

【００５８】また本実施例では、透過型液晶パネルにつ
いて説明したが、反射型液晶パネルとしても良い。反射
型でも、中間物膜３２０を備えた遮光膜３００を設ける
ことで、画素電極（反射電極）以外で光が反射すること
が防止でき、高精細な表示が可能になる。

【００５９】［実施例２］本実施例は実施例１の遮光
膜の中間物膜の変形例であり、中間物膜に可視光に対し
て光吸収係数の大きい真性又は実質的に真性な非晶質シ
リコン層を設ける。本実施例の遮光膜の作製方法を図７
を用いて説明する。

【００６０】先ず実施例１で説明した工程に従って、基
板１００上に画素ＴＦＴ２００、第２の層間絶縁膜２２
０を形成する。次に図７（Ａ）に示すように、遮光膜４
００の電極層４１０を構成するチタン膜４０１を２００
ｎｍの厚さにスパッタ法にて成膜する。

【００６１】次に、中間物膜４２０を構成するＰＩＮ接
合を有する非晶質シリコン層を形成する。先ず、リンを
含んだｎ型の非晶質シリコン膜４０２を３０〜５０ｎｍ
ここでは、３０ｎｍの厚さに形成する。次に真性もしく
は実質的に真性な非晶質シリコン膜４０３を１〜２μ
ｍ、ここでは１μｍの膜厚に成膜する。最後にボロンを
含んだｐ型の非晶質シリコン膜４０４を３０〜１００ｎ
ｍの厚さに、ここでは３０ｎｍの厚さに成膜する。

【００６２】なお、非晶質シリコンが実質的に真性な状
態とは、ボロン等のｐ型不純物を５×１０¹⁶〜１×１０
¹⁹ｃｍ^-3程度添加し、そのフェルミ準位をバンドギャプ
の中央にした状態をいう。これは非晶質シリコンは成膜
時にはフェルミ準位がバンドギャプの中央に必ずしも位
置している訳ではなく、若干ｎ型になる方向にフェルミ
準位がずれている。そのため、上記のようにｐ型不純物
を添加させることで、フェルミ準位をバンドギャプの中
央にすることができる。この場合に不純物が添加されて
いるが、フェルミ準位をバンドギャプの中央にある状態
を実質的に真性な状態であるとしている。

【００６３】そして、ｐ型シリコン膜４０４上にパター
ニングするためのレジストマスク４０５を形成する。レ
ジストマスク４０５のパターンは実施例１のマスク３０
３と同じにする。

【００６４】次に、図７（Ｂ）に示すように膜４０１〜
４０４をパターニングする。シリコン膜４０２〜４０４
のパターニングはＯ₂ガスにＣＦ₄ガスを１〜１０％混合
したエッチングガスによるドライエッチング法を用い
る。チタン膜４０１をパターニングするには、実施例１
と同様、Ｃｌ₂／ＢＣｌ₃／ＳｉＣｌ₄の塩素系混合ガス
を用いたドライエッチング法を用いる。

【００６５】エッチングで残存したチタン膜４０１が遮
光膜４００を構成する電極層４１０であり、残存したシ
リコン膜４０２〜４０４が中間物膜４２０のｎ層４２
１、ｉ層４２２、ｐ層４２３である。

【００６６】本実施例では、ｎ層４２１、ｐ層４２３を
非晶質シリコンで構成したが、微結晶シリコン膜でも良
い。またｎ層４２１はリン等のｎ型不純物を含んだ窒化
珪素、酸化珪素、炭化珪素で形成できる。またｉ層４２
２は真性又は実質的に真性な非晶質シリコンゲルマニウ
ムで形成できる。

【００６７】エッチング終了後、レジストマスク４０５
を剥離する。この状態の画素部の上面図が図６に相当す
る。以降の工程は実施例１と同様とし、図１、図２に示
すように画素マトリクスを完成する。ただし本実施例の
中間物膜４２０は１μｍ以上の厚さがあるため、第３の
層間絶縁膜２２１の厚さを２．０μｍとする。

【００６８】遮光膜４００は図１、図２の３００に対応
する。本実施例の遮光膜４００では、画素電極２５０の
隙間からの入射した可視光は中間物膜４２０のｉ層４２
２において吸収されるため、チタンでなる電極層４１０
で光が反射されることを防止できる。またｉ層２２２は
真性または実質的に真性な非晶質シリコンであり、比較
的高抵抗であるので、中間物膜４２０上の第３の層間絶
縁膜２２１にパーティクルが存在しても、画素電極２３
０と遮光膜３００の電極層４１０が短絡するのを防止で
きる。

【００６９】本実施例の中間物膜４２０では、ｉ層４２
２だけが可視光を吸収する作用を有するため、ｎ層４２
１、ｐ層４２３は形成しなくとも本発明の効果を得るこ
とは可能である。

【００７０】［実施例３］本実施例も実施例１の中間物
膜３１０の変形例であり、電極層の絶縁性をより高める
構成に関する。

【００７１】実施例１では、図１に示すようにチタンで
なる電極層３１０上には、中間物膜３２０と層間絶縁膜
２２２が存在している。しかし、中間物膜３２０と、層
間絶縁膜２２２は共に樹脂材料でなり、多層にすること
で絶縁性の冗長性を増すことができるが、従来例で述べ
たパーティクルの問題が完全に排除されていない。その
ため、本実施例では、電極層３１０の表面にＣＶＤやス
パッタ法等の堆積法で酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒
化珪素膜等の絶縁膜を形成し、電極層３１０の表面を樹
脂膜よりもパーティクルやピンホールがより少なく、そ
の大きさもより小さい絶縁膜で覆う。

【００７２】この場合、図５（Ａ）において、チタン膜
３０１を成膜した後、ＣＶＤ法にて酸化珪素膜を１０ｎ
ｍ〜１００ｎｍ、ここでは５０ｎｍ成膜し、しかる後黒
色樹脂膜３０２を形成する。そしてレジストマスク３０
３を用いて黒色樹脂膜、酸化珪素膜、チタン膜をそれぞ
れパターニングして遮光膜３００が完成する。この場
合、中間物膜３２０は酸化珪素膜と黒色樹脂でなる２層
構造となる。なお、酸化珪素膜をパターニングするに
は、例えばＣＨＦ₃ガスを用いたドライエッチング法を
用いる。

【００７３】また、本実施例は実施例２にも適用するこ
とができる。この場合、図７（Ａ）においてシリコン層
４０１〜４０２を形成する前に、酸化珪素膜等をＣＶＤ
法もしくはスパッタ法にて成膜すればよい。

【００７４】［実施例４］本実施例も実施例３と同様
に、電極層の絶縁性をより高める構成に関する。本実施
例では、電極層を陽極酸化可能な金属で形成し、この電
極層を陽極酸化膜で被覆することにより、電極層の絶縁
性を高めることを目的とする。図８を用いて本実施例を
説明する。

【００７５】先ず、実施例１で説明した工程を用いて基
板上にＴＦＴ２００を形成し、第２の層間絶縁膜を成膜
する。次に、図８（Ａ）に示すように、陽極酸化可能な
アルミニウム膜５０１を厚さ２００ｎｍ〜４００ｎｍ、
ここでは３００ｎｍの厚さに成膜する。

【００７６】次に、アルミニウム膜５０１表面を陽極酸
化して、アルミナ層５０２を形成する。陽極酸化処理
は、電界液に酒石酸溶液を用い、アルミニウム膜５０１
を陽極にして、２０Ｖの電圧を印加した。この際、印加
電圧を調節して、画素ＴＦＴ２００を破壊しないように
注意が必要である。この陽極酸化法で形成されるアルミ
ナ層５０２は稠密な結晶構造を有するため、その膜厚は
２０〜５０ｎｍ程度でよい。本実施例では２５０ｎｍの
厚さに形成する。

【００７７】次に、アルミナ層５０２上に、実施例１と
同様にポリイミドでなる黒色樹脂膜５０３をスピンコー
ト法にて、０．３μｍの厚さに形成し、レジストマスク
５０４を形成する。レジストマスク５０４のパターンは
マスク３０３と同じにした。このマスク５０４を用い
て、黒色樹脂膜５０３、アルミナ層５０２、アルミニウ
ム膜５０１をパターニングする。アルミナ層５０２、ア
ルミニウム膜５０１のパターニングはウエットエッチン
グ法を用い、アルミナ層５０２のエッチャントはクロム
混酸を用い、アルミニウム膜５０１のエッチャントはア
ルミ混酸を用いればよい。

【００７８】このパターニングにより、遮光膜５００が
完成する。遮光膜５００の電極層５１０はアルミニウム
膜５０１で構成され、中間物膜５２０はアルミナでなる
絶縁物層５２１と黒色樹脂でなる光吸収層５２２の積層
体で構成される。遮光膜５００の形成以降の工程は実施
例１と同様に実施すればよい。電極層５１０の表面を電
極層５１０の陽極酸化膜で被覆したため、絶縁性が良好
であり、電極層５１０と画素電極との短絡を防止でき
る。

【００７９】本実施例では、電極層５１０をアルミニウ
ム膜で構成したが、他の陽極酸化可能なＴａや、Ａｌと
Ｔａの積層膜や、ＭｏとＴａとの合金膜等の導電膜を用
いることができる。

【００８０】また、本実施例では光吸収層５２１を黒色
樹脂で構成したが、実施例２で示したような、真性又は
実質的に真性な非晶質シリコンや非晶質シリコンゲルマ
ニウムで形成することもできる。

【００８１】［実施例５］本実施例では、液晶パネル
を用いた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。図９は本実
施例の電子機器の概略外観図である。

【００８２】図９（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、液晶
表示装置２００５で構成される。

【００８３】図９（Ｂ）はヘッドマウントディスプレイ
であり、本体２１０１、一対の液晶表示装置２１０２、
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。

【００８４】図９（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、液晶表
示装置２２０４、操作スイッチ２２０５、アンテナ２２
０６で構成される。

【００８５】図９（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。

【００８６】実施例１〜４で示したように、本発明の表
示装置では、画素電極の隙間から入射する光を遮光する
ための膜を能動素子と同じ基板に作製するため、従来対
向基板側に設けるよりも遮光膜の占有面積が縮小できる
ため、開口率が向上でき、低消費電力化が実現できるて
め、図９（Ａ）〜図９（Ｄ）に示したようなバッテリ駆
動型の携帯型機器に好適である。

【００８７】図９（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。

【００８８】図９（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。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。

【００８９】実施例１〜４に示した液晶パネルは、対向
基板にブラックマトリクスを設けなくとも良いため、図
９（Ｅ）、図９（Ｆ）に示した小型かつ高密度の液晶パ
ネルの開口率を低下させることがなく、また遮光膜での
光反射を防止したため表示特性が向上できる。特に投射
型反射型パネルに本発明を適用すること、強い光が照射
されても、画素電極（反射電極）以外で光が反射するこ
とがなくなり、高精細な画像表示が可能になる。

【００９０】また、実施例１〜４の液晶パネルは２０型
以上のような大型パネルに好適である。これは、パネル
が大型化すると遮光膜の占める実面積が大きくなり、鏡
部分が増加するが、遮光膜の表面に光吸収膜を設けた
め、遮光膜が鏡となることが防げる。

【００９１】

【発明の効果】本発明の表示装置では、有効表示領域以
外の光が表示に寄与することを防ぐための遮光膜を能動
素子と同じ基板に作製するため、従来対向基板側に設け
るよりも遮光膜の占有面積が縮小できるため、開口率が
向上できる。よって光利用率が向上し、ディスプレイの
高輝度化と、低消費電力化が同時に実現できる。遮光膜
に電極層を設けることで、開口率を損なうこと無く補助
容量が形成でき、また画素電極の電位の変動を抑制する
シールド膜として機能させることができる。

【００９２】また本発明においては、この電極層上に、
可視光を遮光する光吸収層を少なくとも１層設けること
により、画素電極の隙間から入射した光が電極層表面で
反射することを防止できるので、高精細な表示が可能で
ある。

【００９３】更に、この光吸収層に絶縁性を持たせる、
もしくは光吸収層の他に絶縁層を設けることにより、遮
光膜の電極層と画素電極との短絡が防止でき、生産歩留
まりを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画素マトリクスと断面図である。

【図２】実施例１の画素マトリクスの正面図である。

【図３】実施例１の画素ＴＦＴの作製工程を説明する
ための断面図である。

【図４】実施例１の画素ＴＦＴの作製工程を説明する
ための正面図である。

【図５】実施例１の遮光膜の作製工程を説明するため
の断面図である。

【図６】実施例１の遮光膜の作製工程を説明するため
の正面図である。

【図７】実施例２の遮光膜の作製工程を説明するため
の断面図である

【図８】実施例４の遮光膜の作製工程を説明するため
の断面図である

【図９】実施例５の電子機器の応用製品の説明図であ
る。

【図１０】従来例の画素マトリクスの断面図である。

【符号の説明】

１００基板２００画素ＴＦＴ２０１活性層２０２ゲイト絶縁膜２０３ゲイト電極２０４ゲイト配線２１１ソース電極２１２ソース配線２１３ドレイン電極２２０第２の層間絶縁膜２２１第３の層間絶縁膜２３０画素電極３００４００５００遮光膜３１０４１０５１０電極層３２０４２０５２０中間物膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画素ごとに電気的に分離された複数の画
素電極と、各前記画素電極に接続された能動素子と、前
記画素電極よりも下層に形成され、前記画素電極の隙間
を少なくとも覆う遮光膜とが同一基板上に形成された画
素領域を備えた表示装置であって、前記遮光膜は、電極層と、該電極層上に形成された中間
膜とを有し、前記中間物膜は、可視光を吸収する光吸収層を少なくと
も１層有することを特徴とする表示装置。
【請求項２】請求項１において、前記光吸収層は、真
性もしくは実質的に真性な非晶質シリコン膜であること
を特徴とする表示装置。
【請求項３】請求項１において、前記光吸収層は、真
性もしくは実質的に真性な非晶質シリコンゲルマニウム
膜であることを特徴とする表示装置。
【請求項４】画素ごとに電気的に分離された複数の画
素電極と、各前記画素電極に接続された能動素子と、前
記画素電極よりも下層に形成され、前記画素電極の隙間
を遮蔽する遮光膜とが同一基板上に形成された画素領域
を備えた表示装置であって、前記遮光膜は、電極層と、該電極層上に形成された中間
膜とを有し、前記中間物膜は、可視光を吸収し、かつ絶縁材料でなる
絶縁性光吸収層を少なくとも１層有することを特徴とす
る表示装置。
【請求項５】請求項４において、前記絶縁性光吸収層
は、顔料、カーボン又はグラファイトが分散された有機
樹脂膜であることを特徴とする表示装置。
【請求項６】画素ごとに電気的に分離された複数の画
素電極と、各前記画素電極に接続された能動素子と、前
記画素電極よりも下層に形成され、前記画素電極の隙間
を遮蔽する遮光膜とを有する画素領域を備えた表示装置
であって、前記遮光膜は、電極層と、該電極層上に形成された中間
物膜とを有し、前記中間物膜は、可視光を吸収する光吸収層と、絶縁材
料でなる絶縁層とを少なくとも各１層ずつ有することを
特徴とする表示装置。
【請求項７】請求項６において、前記光吸収層は、真
性もしくは実質的に真性な非晶質シリコン膜であること
を特徴とする表示装置。
【請求項８】請求項６において、前記光吸収層は、真
性もしくは実質的に真性な非晶質シリコンゲルマニウム
膜であることを特徴とする表示装置。
【請求項９】請求項６において、前記光吸収層は、顔
料、カーボン又はグラファイトが分散された有機樹脂膜
であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】請求項６〜９において、前記絶縁層は
前記金属層を酸化した酸化物層であることを特徴とする
表示装置。
【請求項１１】請求項６〜９において、前記絶縁層は
堆積法で形成された絶縁膜であることを特徴とする表示
装置。
【請求項１２】請求項１〜１１において、前記画素領
域において、前記中間物膜は、前記電極層上のみに形成
されていることを特徴とする表示装置。