(57)【要約】      （修正有）【課題】ＴＦＴ基板側にカラーフィルタ及びブラックマトリクスを形成したときの金属配線からの反射を防止する。【解決手段】ＴＦＴを覆って第１の絶縁膜１０５、ソース電極１０７、カラーフィルタ１０８、有機パッシベーション膜１０９、コモン電極１１０、第２の絶縁膜１１１が,順次、形成され、前記カラーフィルタ、前記有機パッシベーション膜には第１のスルーホール１３０が形成され、前記第１のスルーホールを介して画素電極１１３と前記ソース電極が接続し、前記コモン電極と重複して金属で形成されたコモンメタル配線１１２が形成され、前記第１のスルーホールには第１のブラックマトリクス１１４が充填し、平面で視て、前記コモンメタル配線を覆って第２のブラックマトリクスが形成されていることを特徴とする液晶表示装置。【選択図】図３
2019035884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続したトランジスタを有し、
前記トランジスタのソース電極の上に第１絶縁膜が形成され、
前記第１絶縁膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って第２絶縁膜が形成され、
前記第２絶縁膜の上に前記画素電極が形成され、
前記第１絶縁膜には第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホールを介して前記画素電極と前記ソース電極が接続し、
平面視で、前記コモン電極の一部と重複して金属で形成されたコモンメタル配線が形成され、
前記第１のスルーホールには黒色樹脂が存在し、
平面視で、前記コモンメタル配線と重複して前記黒色樹脂が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
平面視で、前記コモンメタル配線は前記映像信号線と重複して形成され、前記黒色樹脂は、平面視で、前記映像信号線を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記黒色樹脂が前記第２絶縁膜の上に形成され、前記第２絶縁膜の上に形成された前記黒色樹脂は、前記ソース電極を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記黒色樹脂が前記第２絶縁膜の上に形成され、前記第２絶縁膜の上に形成された前記黒色樹脂は、前記走査線を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記コモンメタル配線は前記コモン電極の上に直接形成され、前記第２絶縁膜は、コモンメタル配線を覆って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
前記コモンメタル配線は、前記第２絶縁膜に形成された第２のスルーホールを介して前記コモン電極と接続していることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項７】
前記コモン電極と前記第２絶縁膜の間に前記コモンメタル配線が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続するトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極を覆って第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上に前記トランジスタと接続するソース電極が形成され、
前記ソース電極および前記第１の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、
前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、
前記カラーフィルタには第１のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記第１のスルーホールと連続して第２のスルーホールが形成され、
前記有機パッシベーション膜には、前記映像信号線が形成された部分と平面視で重複して、第３のスルーホールが形成され、
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホール内に、第１のブラックマトリクスが存在し、
前記第３のスルーホールにはコモンメタル配線が形成され、その上に第２のブラックマトリクスが形成され、
前記有機パッシベーション膜および前記第２のブラックマトリクスの上にコモン電極が形成され、
前記第１のブラックマトリクスおよび前記第２のブラックマトリクスは導電体であり、
前記コモンメタル配線と前記コモン電極は前記第２のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項９】
前記第１のブラックマトリクスの上には画素電極が形成され、前記ソース電極と前記画素電極は前記第１のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１０】
前記ソース電極は、平面視で、前記第１のブラックマトリクスと重複していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１１】
前記コモンメタル配線は、平面視で、前記映像信号線と重複していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１２】
前記有機パッシベーション膜には第３のスルーホールが形成され、前記第３のスルーホールには第３のブラックマトリクスが存在し、前記第３のブラックマトリクスは、平面視で、前記走査線と重複していることを特徴とする請求項８に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、
前記画素電極に接続したトランジスタを有し、
前記トランジスタのゲート電極を覆って第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上に前記トランジスタと接続するソース電極が形成され、
前記ソース電極および前記第１の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って第１の有機パッシベーション膜が形成され、前記第１の有機パッシベーション膜の上に第２の有機パッシベーション膜が形成され、前記第２の有機パッシベーション膜の上には、コモン電極が形成され、
前記カラーフィルタおよび前記第１の有機パッシベーション膜には第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホール内において、前記ソース電極と画素電極が接続し、
前記第２の有機パッシベーション膜には、前記第１のスルーホールと連続して第２のスルーホールが形成され、
前記第２の有機パッシベーション膜には、平面視で、前記映像信号線と対応して第３のスルーホールが形成され、
前記第３のスルーホールには、コモンメタル配線が形成され、前記コモン電極は前記第３のスルーホール内において、前記コモンメタル配線と接続し、
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールには第１のブラックマトリクスが存在し、前記第２のスルーホールには第２のブラックマトリクスが存在していることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】
前記第２のスルーホールの外側には、第３のブラックマトリクスが形成され、前記第３のブラックマトリクスは、平面視で、走査線を覆っていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
前記第２のスルーホールの外側には、第３のブラックマトリクスが形成され、前記第３のブラックマトリクスは、平面視で、ソース電極を覆っていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】
前記第３のスルーホール内において、前記コモンメタル配線の上に前記コモン電極が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１７】
前記第３のスルーホール内において、前記コモン電極の上に前記コモンメタル配線が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に係り、特に、カラーフィルタおよびブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に配置した液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置では画素電極および薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等がマトリクス状に形成されたＴＦＴ基板と、ＴＦＴ基板に対向して、対向基板が配置され、ＴＦＴ基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【０００３】
通常の構成では、カラーフィルタを対向基板側に配置している。カラーフィルタを対向基板側に配置すると、ＴＦＴ基板と対向基板の合わせがずれると、いわゆる混色の問題を生ずる。カラーフィルタおよびブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に形成すれば、ＴＦＴ基板と対向基板の合わせずれによる混色の問題は防止することが出来る。特許文献１には、カラーフィルタおよびブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に形成する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５０８８６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
画面が高精細になると、混色の問題が顕著になる。したがって、カラーフィルタをＴＦＴ基板側に形成する構成（ＣＯＡ、Ｃｏｌｏｒ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｏｎ  Ａｒｒａｙ）が重要になる。この場合、ブラックマトリクスもＴＦＴ基板側に形成すれば、ＴＦＴ基板と対向基板の合わせは殆どなくすることが出来る。
【０００６】
ＴＦＴ基板には、走査線や映像信号線等が形成される。走査線や映像信号線は金属で形成される。また、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明酸化物導電膜で形成されるコモン電極における電位傾斜を防止するために、コモン電極と積層して金属によるコモンメタル配線が形成される。これらの金属配線は外光を反射し、視認性をいちじるしく劣化させる。
【０００７】
従来は、対向基板側に形成されたブラックマトリクスによって外光を遮光し、これらの金属配線からの反射は生じないようにしていた。しかし、ブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に配置すると、これらの金属配線からの反射をどのように、防止するかが問題となる。
【０００８】
本発明の課題は、カラーフィルタとブラックマトリクスをＴＦＴ基板側に配置した場合に、走査線、映像信号線、コモンメタル配線、ソース電極からの反射を防止し、混色の少ない、高画質の液晶表示装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【００１０】
（１）  走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、ＴＦＴを覆って第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上に前記ＴＦＴと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第１の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、前記有機パッシベーション膜の上にコモン電極が形成され、前記コモン電極を覆って第２の絶縁膜が形成され、前記カラーフィルタおよび前記有機パッシベーション膜には第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホールを介して前記画素電極と前記ソース電極が接続し、平面で視て、前記コモン電極の一部と重複して金属で形成されたコモンメタル配線が形成され、前記第１のスルーホールには第１のブラックマトリクスが存在し、平面で視て、前記コモンメタル配線と第２のブラックマトリクスが重複して形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【００１１】
（２）走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、ＴＦＴを覆って第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上に前記ＴＦＴと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第１の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って有機パッシベーション膜が形成され、前記カラーフィルタには第１のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記第１のスルーホールと連続して第２のスルーホールが形成され、前記有機パッシベーション膜には、前記映像信号線が形成された部分と平面で視て重複して、第３のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホール内に、第１のブラックマトリクスが存在し、前記第３のスルーホールにはコモンメタル配線が形成され、その上に第２のブラックマトリクスが形成され、前記有機パッシベーション膜および前記第２のブラックマトリクスの上にコモン電極が形成され、前記第１のブラックマトリクスおよび前記第２のブラックマトリクスは導電体であり、前記コモンメタル配線と前記コモン電極は前記第２のブラックマトリクスによって導通していることを特徴とする液晶表示装置。
【００１２】
（３）走査線が第１の方向に延在し、映像信号線が第２の方向に延在し、前記走査線と前記映像信号線に囲まれた領域に画素電極が形成された液晶表示装置であって、ＴＦＴを覆って第１の絶縁膜が形成され、前記第１の絶縁膜の上に前記ＴＦＴと接続するソース電極が形成され、前記ソース電極および前記第１の絶縁膜を覆ってカラーフィルタが形成され、前記カラーフィルタを覆って第１の有機パッシベーション膜が形成され、前記第１の有機パッシベーション膜の上に第２の有機パッシベーション膜が形成され、前記第２の有機パッシベーション膜の上には、コモン電極が形成され、
前記カラーフィルタおよび前記第１の有機パッシベーション膜には第１のスルーホールが形成され、前記第１のスルーホール内において、前記ソース電極と画素電極が接続し、前記第２の有機パッシベーション膜には、前記第１のスルーホールと連続して第２のスルーホールが形成され、
前記第２の有機パッシベーション膜には、平面で視て、前記映像信号線と対応して第３のスルーホールが形成され、前記第３のスルーホールには、コモンメタル配線が形成され、前記コモン電極は前記第３のスルーホール内において、前記コモンメタル配線と接続し、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールには第１のブラックマトリクスが存在し、前記第２のスルーホールには第２のブラックマトリクスが存在していることを特徴とする液晶表示装置。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。
【図２】本発明による画素領域の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】映像信号線の断面の例である。
【図５】本発明によるブラックマトリクスの形成プロセスを示す断面図である。
【図６】図５に続く本発明によるブラックマトリクスの形成プロセスを示す断面図である。
【図７】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】実施例２における画素領域の平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】実施例３における図２のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】実施例３における図２のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の内容を、実施例を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は本発明が適用される液晶表示装置の平面図である。図１において、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００がシール材４０によって接着し、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の間に液晶が挟持されている。シール材４０によって囲まれた部分に表示領域２０が形成されている。
【００１６】
表示領域２０には走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。映像信号線１２が縦方向に延在し、横方向に配列している。映像信号線１２と走査線１１とで囲まれた領域が画素１３となっている。画素１３には、ＴＦＴとこれによって駆動される液晶が配置している。
【００１７】
走査線１１からＴＦＴのゲート電極にゲート電圧が供給されると、映像信号線１２から映像信号が供給され、映像信号は蓄積容量ＳＣに保持され、蓄積容量ＳＣに電荷が保持される間、液晶を駆動する。図１において、ＶＣはコモン電極の電位である。
【００１８】
ＴＦＴ基板１００は対向基板２００よりも大きく形成されており、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００が重なっていない部分は端子部３０となっている。端子部３０には、液晶表示パネルを駆動するＩＣドライバ５０が搭載され、また、液晶表示パネルに電源、映像信号、走査信号等を供給するためのフレキシブル配線基板６０が接続されている。
【００１９】
図２は図１の液晶表示装置のＴＦＴ基板１００の画素領域の平面図である。図２はＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）方式の液晶表示装置の例である。図２において、走査線１１が横方向（ｘ方向）に延在し、縦方向（ｙ方向）に配列している。また、映像信号線１２が縦方向に延在して横方向に配列している。走査線１と映像信号線２に囲まれた領域に画素電極１１３が形成されている。
【００２０】
図２において、半導体層１０２が映像信号線１２及び走査線１１よりも下層に形成されている。半導体層１０２はポリシリコン（ｐｏｌｙ-Ｓｉ）で形成されている。半導体層１０２は映像信号線１２とスルーホール１２０で接続し、映像信号線１２の下を延在して走査線１１の下を通過する。この時に第１のＴＦＴが形成される。半導体層１０２は屈曲して、再び走査線１１の下を通過して、画素電極１１３側に向かう。この時、第２のＴＦＴが形成される。なお、図２では、走査線１１がゲート電極を兼ねている。
【００２１】
半導体層１０２はスルーホール１２１を介してソース電極１０７と接続する。ソース電極１０７はスルーホール１３０を介して画素電極１１３と接続する。したがって、画素電極１１３と映像信号線１２との間にＴＦＴが２個形成されており、いわゆるダブルゲート構成となっている。スルーホール１３０はカラーフィルタおよび有機パッシベーション膜に形成されている。
【００２２】
図２において、画素電極１１３はストライプ状であり、後で説明する容量絶縁膜１１１を介して下層に平面状に形成されたコモン電極１１０との間に形成される電界によって液晶分子を回転させて、画素におけるバックライトからの光を制御する。図３では走査線１１の延在方向（ｘ方向）の画素ピッチが３０μｍ程度の小さな画素を想定しているので、画素電極１１３はストライプ状であるが、画素のサイズがもっと大きい場合は、画素電極１１３は内側にスリットを有する櫛歯状の電極となることもある。
【００２３】
図２においては、ストライプ状の画素電極はｙ方向に延在している。液晶の初期配向を決める配向膜の配向方向は矢印ＡＬで示されている。配向方向ＡＬは、ｙ方向とθだけ傾いている。電界が印加されたときに、液晶の回転方向を決めるためである。θは一般には、５度乃至１５度である。なお、配向方向をｙ方向にしたい場合は、画素電極１１３の延在方向をｙ方向に対してθだけ傾けることになる。この時、映像信号線１２もｙ方向に対してθだけ傾くことになる。
【００２４】
図２において、映像信号線１２の上に、コモンメタル配線１１２及びブラックマトリクス１１４が、平面で視て、重複して形成されている。また、走査線１１の上に、ブラックマトリクス１１４が、平面で視て、重複して形成されている。さらに、ソース電極１０７の上に、ブラックマトリクス１１４が、平面で視て、重複して形成されている。このように、図２では、反射率の大きい、金属電極あるいは金属配線の上には、平面で視て、重複してブラックマトリクス１１４が形成されている。これによって外光の反射を防止している。
【００２５】
図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図３において、例えばガラスで形成されたＴＦＴ基板１００の上に下地膜１０１が形成されている。液晶表示装置を湾曲可能とするためには、ガラス基板を０．２ｍｍ以下に薄くするか、ＴＦＴ基板１００をポリイミド等の樹脂で形成することが出来る。
【００２６】
下地膜１０１は、ガラスあるいは樹脂からの不純物が後で形成される半導体層１０２を汚染することを防止する役割を有する。下地膜１０１は一般には、窒化シリコン膜（以後ＳｉＮ膜という）と酸化シリコン膜（以下ＳｉＯ膜という）の積層膜で構成される。下地膜１０１の上に半導体層１０２が形成される。半導体層１０２は、まずＣＶＤによってａ−Ｓｉを形成し、その後、エキシマレーザを照射することによってＰｏｌｙ−Ｓｉに変換したものである。なお、下地膜１０１を構成するＳｉＮ、ＳｉＯ、半導体層となるａ−Ｓｉは、ＣＶＤによって連続して形成される。
【００２７】
半導体層１０２をパターニングした後、これを覆ってゲート絶縁膜１０３を形成する。ゲート絶縁膜１０３はＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料としたＳｉＯ膜である。ゲート絶縁膜１０３の上にゲート電極１０４が形成される。ゲート電極１０４は例えば、ＭｏＷ（モリブデンタングステン）合金で形成され、ＭｏＷ合金をスパッタリング等で成膜した後、パターニングして形成する。図３の構成では、走査線１１がゲート電極１０４を兼用しており、半導体層１０２が走査線１の下を２回通過することによって、２個のＴＦＴが形成されるので、図４においては、ゲート電極１０４が２個形成されている。なお、走査線１１を低抵抗としたい場合は、後で説明する図４で示すような、ＡｌをＴｉ等でサンドイッチした構造が使用される。
【００２８】
ゲート電極１０４をパターニングした後、Ｐ（リン）、Ｂ（ボロン）等のイオンインプランテーションを行い、ゲート電極１０４で覆われた領域以外の半導体層１０２に導電性を付与する。これによって、半導体層１０２にドレイン領域１０２１及びソース領域１０２２を形成する。
【００２９】
その後、ゲート電極１０４を覆ってＳｉＮあるいはＳｉＯ、または、ＳｉＮとＳｉＯの積層膜によって層間絶縁膜１０５を形成する。層間絶縁膜１０５はＣＶＤによって形成することが出来る。層間絶縁膜１０５およびゲート絶縁膜１０３にスルーホール１２０を形成して、半導体層１０２のドレイン領域１０２１と映像信号線１２を接続する。この場合、映像信号線１２がドレイン電極１０６となる。
【００３０】
一方、半導体層１０２のソース領域１０２２は層間絶縁膜１０５及びゲート絶縁膜１０３に形成されたスルーホール１２１を介してソース電極１０７と接続する。ソース電極１０７は層間絶縁膜１０５上を延在して、スルーホール１３０において、画素電極１１３と接続する。
【００３１】
映像信号線１２とソース電極１０７は同じ材料で同時に形成される。図４は映像信号線１２の断面の例である。図４に示すように、映像信号線１２は例えば、アルミニウム（Ａｌ）をベースメタルであるチタン（Ｔｉ）およびキャップメタルであるチタン（Ｔｉ）でサンドイッチした構成である。ベースメタルの厚さｔ１は例えば４０ｎｍ、Ａｌの厚さｔ２は例えば１３０ｎｍ、キャップメタルの厚さｔ３は例えば３０ｎｍである。なお、ＡｌはＡｌを主成分とする合金である場合が多い。また、Ｔｉの代わりにＭｏＷ等が使用される場合もある。Ａｌ、Ｔｉ等はスパッタリングで形成される。
【００３２】
図３において、映像信号線１２、ソース電極１０７、層間絶縁膜１０５を覆ってカラーフィルタ１０８が形成される。カラーフィルタ１０８の厚さは例えば、２μｍ乃至３μｍである。カラーフィルタ１０８を覆ってアクリル等の透明樹脂による有機パッシベーション膜１０９が形成される。有機パッシベーション膜１０９の厚さは例えば１乃至１．５μｍである。
【００３３】
ソース電極１０７と後で形成される画素電極１１３とを接続するために、カラーフィルタ１０８及び有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０を形成する。図３では、カラーフィルタ１０８と有機パッシベーション膜１０９に対して一度にスルーホール１３０を形成する構成となっている。しかし、カラーフィルタ１０８と有機パッシベーション膜１０９は、合計の厚さは３乃至４．５μｍになるので、一度にスルーホールを形成することが難しい場合は、まず、有機パッシベーション膜１０９にスルーホールを形成し、その後、カラーフィルタ１０８にスルーホールを形成するというように、２段のプロセスになることもある。
【００３４】
有機パッシベーション膜１０９の上にコモン電極１１０を平面状に形成する。コモン電極１１０はスルーホール１３０の部分からは除去される。その後、容量絶縁膜１１１をＳｉＮで形成する。容量絶縁膜１１１は、画素電極１１３との間に蓄積容量を形成するので、容量絶縁膜と呼ばれる。容量絶縁膜１１１には、スルーホール１３０内において、スルーホール１３１が形成され、画素電極１１４とソース電極１０７とを接続する。
【００３５】
コモン電極１１０はＩＴＯで形成されるが、ＩＴＯは金属に比べて抵抗が大きいので、コモン電極１１０における電圧降下が問題になる場合がある。これを防止するために、図３では、容量絶縁膜１１１にスルーホール１２２を形成してこの部分にコモンメタル配線１１４を形成している。スルーホール１２２は溝状に形成されている。コモンメタル配線１１４の断面は映像信号線１２と同様で、図４のような構成となっている。なお、これは例であり、コモンメタル配線１１４は映像信号線と別な断面構成であっても良い。
【００３６】
容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１３がＩＴＯによって形成される。画素電極１１３の平面形状は図２に示すとおりである。画素電極１１３に映像信号が印加されると、容量絶縁膜１１１を挟んで下層に平面状に形成されたコモン電極１１０との間に、図３に示すような電気力線が発生し、液晶分子３０１を回転させて画素におけるバックライトからの光の透過を制御する。これによって画像を形成する。
【００３７】
以上で説明したように、ＴＦＴ基板１００側には、走査線１１、映像信号線１２、ソース電極１０７、コモンメタル配線１１２等の金属配線あるいは金属電極が広い面積にわたって形成されている。金属は外光を反射するので、画面の視認性を劣化させる。
【００３８】
これを防止するために、本発明では、これらの金属配線あるいは金属電極を覆ってブラックマトリクス１１４を形成する。図３に示すように、ブラックマトリクス１１４は、コモンメタル配線１１２、映像信号線１２、走査線１１、ソース電極１０７等を覆うように形成されている。図３の特徴は、スルーホール１３０にブラックマトリクス１１４が充填されていることである。
【００３９】
図５及び図６は、本発明におけるブラックマトリクス１１４のパターニング方法を示す断面図である。図５および図６はプロセスをわかり易くするために、構成を単純化しているので、図２とは、若干異なった構成となっている。図５において、ソース電極１０７を覆ってカラーフィルタ１０８が形成され、その上に有機パッシベーション膜１０９が形成されている。カラーフィルタ１０８および有機パッシベーション膜１０９にはスルーホール１３０が形成される。
【００４０】
有機パッシベーション膜１０９の上に金属で形成されたコモンメタル配線１１２が形成されている。コモンメタル配線１１２、有機パッシベーション膜１０９を覆ってブラックマトリクス１１４が形成されている。ブラックマトリクス１１４は焼成して硬化する前は液体であるので、塗布するとスルーホール１１３内に入り込み、また、表面はレベリングされてほぼ平坦になっている。ブラックマトリクスの上に、コモンメタル配線１１２と対応する位置にレジスト４００を形成する。
【００４１】
ブラックマトリクス１１４は、黒色樹脂を用いることができる、例えば、アクリル等の樹脂にカーボンを分散させたもの、あるいは、３色のカラーフィルタの顔料を混合させたものを分散したものが用いられる。なお、樹脂としては、ポリイミドを用いることも出来る。また、以下では、レジスト４００を使用してブラックマトリクス１１４をパターニングする例を示すが、樹脂を感光性の樹脂とすることによって、レジスト４００の形成を省略することも可能である。
【００４２】
その後、ブラックマトリクス１１４をエッチング液でエッチングする。図６は、ブラックマトリクス１１４をエッチングによってパターニングした後の状態を示す断面図である。図６の特徴は、ブラックマトリクス１１４がレジストの下以外の、スルーホール１３０内にも形成されていることである。スルーホールは深さが例えば、３乃至４．５μｍと深いので、スルーホール１３０の上にレジストが形成されていなくとも、スルーホール内のブラックマトリクスは完全に除去されることなく、スルーホール１３０内に残留する。本発明は、この事情を積極的に利用して、スルーホール１３０内にブラックマトリクス１１４を残し、これによって、ソース電極１０７からの反射を防止している。つまり、図５および図６の特徴は、スルーホール以外の部分において、ブラックマトリクス１１４を残したい部分にはレジストを形成し、スルーホールの部分にはレジストを形成しなくとも良いということである。
【００４３】
図３に戻り、ＴＦＴ基板１００と対向し、液晶層３００を挟んで、対向基板２００が配置している。図３ではカラーフィルタ１０９およびブラックマトリクス１１４はＴＦＴ基板１００側に形成されているので、対向基板２００には、液晶を配向させるための配向膜２０１が形成されているのみである。したがって、ＴＦＴ基板１００と対向基板２００の合わせ精度は問題にならない。
【００４４】
図７は図２のＢ−Ｂ断面図である。図７において、層間絶縁膜１０５の上にソース電極１０７と映像信号線１２が形成されている。映像信号線１２、ソース電極１０７、層間絶縁膜１０５等を覆ってカラーフィルタ１０８が形成され、その上に有機パッシベーション膜１０９が形成されている。図７において、映像信号線１２のほぼ中央において画素が分離されている。したがって、カラーフィルタ１０９は、映像信号線１２のほぼ中央で分離されている。図７の中央に赤カラーフィルタＲ、左側に緑カラーフィルタＧ、右側に青カラーフィルタＢが形成されている。
【００４５】
その後、カラーフィルタ１０８および有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０を形成する。有機パッシベーション膜１０９の上にコモン電極１１０を形成し、その上に容量絶縁膜１１１を形成し、容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１３が形成されている。図７において、容量絶縁膜１１１にスルーホール１２２が形成され、この部分にコモンメタル配線１１２が形成されている。スルーホール１２２およびコモンメタル配線１１４は紙面垂直方向に延在している。コモンメタル配線１１４はコモン電極１１０と接続し、コモン電極１１０の電圧降下を防止している。
【００４６】
図７において、コモンメタル配線１１２の上およびスルーホール１３０内にブラックマトリクス１１４が形成されている。ブラックマトリクス１１４の形成方法は図５および図６で説明したとおりである。映像信号線１２とコモンメタル配線１１２は平面で視て重複して形成されているので、ブラックマトリクス１１４はコモンメタル配線１１２と映像信号線１２からの反射を同時に防止している。また、スルーホール１３０内のブラックマトリクス１１４はソース電極１０７からの反射を防止している。その後、ブラックマトリクス１１４、容量絶縁膜１１１、画素電極１１３等を覆って配向膜１１５を形成する。以後は図３で説明したとおりである。
【００４７】
図３および図７において、コモンメタル配線１１２は容量絶縁膜１１１に形成されたスルーホール１２２を介してコモン電極１１０と接続している。コモンメタル配線１１２とコモン電極１１０の接続方法は、これに限らない。例えば、コモン電極１１０の上に直接コモンメタル配線１１２を形成し、コモンメタル配線１１２を覆って容量絶縁膜１１１を形成する構成でも良い。また、有機パッシベーション膜１０９の上に、コモン電極１１０を形成する前に、コモンメタル配線１１２を形成し、その上に、コモン電極１１０を形成する方法でも良い。いずれの構成であっても、ブラックマトリクス１１４が平面で視て、コモンメタル配線１１２および映像信号線１２を覆う構成であればよい。
【００４８】
このように、本発明によれば、映像信号線１２、コモンメタル配線１１２、走査線１１、ソース電極１０７等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス１１４に覆われているので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
【実施例２】
【００４９】
図８は実施例２における画素部の平面図である。実施例２では、導電性ブラックマトリクス１１４を使用している点が実施例１と異なる。図８においても、ブラックマトリクス１１４が、平面で視て、ソース電極１０７を覆うように形成されている。しかし、ソース電極１０７を覆うように形成されたブラックマトリクス１１４はソース電極１０７と同じ電位になるので、図８においては、コモン電極１１０はソース電極の上に形成されたブラックマトリクスを避けるように形成されている。また、ソース電極１０７を覆うブラックマトリクス１１４と走査線を覆うブラックマトリクス１１４は分離されている。ソース電極１０７を覆うブラックマトリクス１１４には映像信号が印加され、その他のブラックマトリクス１１４はコモン電位になるからである。図８のその他の構成は図２と同じである。
【００５０】
図９は図８のＡ−Ａ断面図である。図９において、カラーフィルタ１０８が形成されている部分までは実施例１と同じである。図９において、カラーフィルタ１０８を形成後、平面で視て、映像信号線１２と重複するようにコモンメタル配線１１２を形成する。その後有機パッシベーション膜１０９を形成する。有機パッシベーション膜１０９を成膜した後、有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０１、１３２および１３３を形成する。スルーホール１３３は、平面で視て、映像信号線１２と対応する部分に形成する。スルーホール１３２は、平面で視て、走査線１１と対応する部分に形成する。スルーホール１３０１は、平面で視て、ソース電極１０７と対応する部分に形成する。
【００５１】
図９において、スルーホール１３３の底部にはコモンメタル配線１１２が形成されており、その上にブラックマトリクス１１４が形成されている。ブラックマトリクス１１４および、有機パッシベーション膜１０９を覆ってコモン電極１１０が形成されている。このように、コモンメタル配線１１２とコモン電極１１０とは導電性のブラックマトリクス１１４を介して接続している。
【００５２】
スルーホール１３２にもブラックマトリクス１１４が形成され、この部分のブラックマトリクスは走査線１１を覆うように形成されている。有機パッシベーション膜１０８に形成されたスルーホール１３０１は、平面で視て、ソース電極に対応するように形成されている。その後、カラーフィルタ１０８にスルーホールを１３０を形成し、スルーホール１３０および１３０１に導電性のブラックマトリクス１１４を充填する。
【００５３】
図９において、コモン電極１１０を覆って容量絶縁膜１１１を形成し、スルーホール１３０に形成されたブラックマトリクス１１４の部分にスルーホール１３１を形成して、画素電極１１３とソース電極１０７の接続を可能にする。その後、ＩＴＯによって画素電極１１３を形成する。その後、配向膜１１５を形成する。その後の構成は、実施例１の図３で説明したのと同様である。
【００５４】
図１０は図８のＢ−Ｂ断面図である。図１０において、カラーフィルタ１０８の形成までは実施例１の図７と同じである。図１０において、カラーフィルタ１０８を形成した後、コモンメタル配線１１２を平面で視て映像信号線１２と重複するように形成する。その後、有機パッシベーション膜１０９を形成する。有機パッシベーション膜１０９にスルーホール１３０１、１３３を形成した後、カラーフィルタ１０８にスルーホール１３０を形成する。
【００５５】
その後、スルーホール１３０１、１３０、１３３に導電性のブラックマトリクス１１４を充填する。その後、有機パッシベーション膜１０９の上にＩＴＯによってコモン電極１１０を形成するコモン電極１１０はスルーホール１３３に充填された導電性のブラックマトリクス１１４を覆って形成されるので、コモンメタル配線１１２とコモン電極１１０とは導通している。
【００５６】
その後、コモン電極１１０を覆って容量絶縁膜１１１を形成する。容量絶縁膜１１１にはスルーホール１３０１に形成されたブラックマトリクス１１４の部分においてスルーホール１３１が形成され、画素電極１１３とソース電極１０７の導通を可能にする。その後、画素電極１１３を、スルーホール１３０１を覆うように形成する。その後、画素電極１１３および容量絶縁膜１１１を覆って配向膜１１５を形成する。その後の工程は図７で説明したのと同様である。
【００５７】
このように、実施例２においても、映像信号線１２、コモンメタル配線１１２、走査線１１、ソース電極１０７等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス１１４に覆われるので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
【実施例３】
【００５８】
実施例３の画素部の平面図は、実施例１の図２と同様である。図１１は実施例３における図２のＡ−Ａ断面図である。図１１において、カラーフィルタ１０８の成膜までは、実施例１の図３と同様である。図１１において、カラーフィルタ１０８の上に形成される有機パッシベーション膜１０９は下層の１０９１、上層の１０９２の２層構成となっている。
【００５９】
上層有機パッシベーション膜１０９２を形成した後、上層有機パッシベーション膜１０９２にスルーホール１３３１および１３０２を形成する。その後、下層有機パッシベーション膜１０９１およびカラーフィルタ１０８にスルーホール１３０を形成する。その後、スルーホール１３３１内にコモンメタル配線１１２を形成する。その後、コモンメタル配線１１２および上層有機パッシベーション膜１０９１を覆うようにＩＴＯによるコモン電極１１０を形成する。スルーホール１３３１において、コモンメタル配線１１２とコモン電極１１０は導通している。
【００６０】
その後、容量絶縁膜１１１をＳｉＮによって形成する。容量絶縁膜１１１には、スルーホール１３０内においてスルーホール１３１が形成され、画素電極１１３とソース電極１０７の導通を可能する。その後、容量絶縁膜１１１の上に画素電極１１３が形成される。その後、スルーホール１３０，１３０２内において、画素電極１１３の上にブラックマトリクス１１４が充填される。また、スルーホール１３０２の外側において、平面で視て、ソース電極１０７および走査線１１を覆うようにブラックマトリクス１１４が形成される。これによって、ソース電極１０７および走査線１１からの反射を防止する。
【００６１】
図１１において、スルーホール１３３１内において、容量絶縁膜１１１の上にブラックマトリクス１１４が充填されている。これによって、コモンメタル配線１１２及び映像信号線１２からの反射を防止する。スルーホール１３３１内におけるブラックマトリクス１１４の形成方法は、図５および図６で説明したのと同様である。
【００６２】
図１２は、実施例３における図２のＢ−Ｂ断面図である。図１２にカラーフィルタ１０８の形成までは実施例１の図７と同じである。図１２において、カラーフィルタ１０８の上に第１有機パッシベーション膜１０９１と第２有機パッシベーション膜１０９２が形成されている。その後、第２有機パッシベーション膜１０９２にスルーホール１３３１およびスルーホール１３０２を形成する。スルーホール１３３１は、紙面垂直方向に延在する溝状のスルーホールである。その後、第１有機パッシベーション膜１０９１およびカラーフィルタ１０８にスルーホール１３０を形成する。
【００６３】
その後、スルーホール１３３１内にコモンメタル配線１１２を形成する。また、コモンメタル配線１１２および第２有機パッシベーション膜１０９２を覆ってコモン電極１１０を形成する。コモン電極１１０を覆ってＳｉＮによって容量絶縁膜１１１が形成される。容量絶縁膜１１１には、スルーホール１３０内においてスルーホール１３１が形成されて、画素電極１１３とソース電極１０７の接続を可能にする。
【００６４】
その後、スルーホール１３０およびスルーホール１３３１にブラックマトリクス１１４を充填する。スルーホール１３０に充填したブラックマトリクス１１４によってソース電極１０７からの反射を防止する。また、スルーホール１３３１に充填したブラックマトリクス１１４によってコモンメタル配線１１２および映像信号線１２からの反射を防止する。その後、配向膜１１５を形成する。配向膜１１５を形成した後の構成は図７で説明したのと同様である。ブラックマトリクスの形成方法は図５及び図６で説明したのと同様である。
【００６５】
図１１および図１２において、平面で視て、映像信号線１２と重複した部分において、第２有機パッシベーション膜１０９２にスルーホール１３３１が形成されている。スルーホール１３３１内において、コモンメタル配線１１２がコモン電極１１０の下に形成されている。しかし、スルーホール１３３１内において、先にコモン電極１１０を形成し、その後、コモンメタル配線１１２を形成することも出来る。
【００６６】
このように、実施例２においても、映像信号線１２、コモンメタル配線１１２、走査線１１、ソース電極１０７等金属の表面は、平面で視て、全てブラックマトリクス１１４に覆われるので、外光反射の少ない、視認性の優れた液晶表示装置を実現することが出来る。
【００６７】
実施例１乃至３において、カラーフィルタ１０８に覆われていない、コモンメタル配線１１２およびスルーホール１３０の部分のみにブラックマトリクスを形成しても実質的な効果を得られる場合もある。映像信号線１２やソース電極１０７の一部はカラーフィルタ１０８に覆われているので、外光反射は軽減されるからである。
【００６８】
実施例１乃至３では、半導体層はｐｏｌｙ-Ｓｉを使用するとしたが、酸化物半導体あるいは非晶質シリコン（ａ-Ｓｉ）を使用してもよい。また、ＴＦＴはトップゲートのみでなく、ボトムゲートでもよい。また、実施例１乃至３では、コモン電極１１０が画素電極１１３よりも下側にある構成であるが、逆に画素電極１１３がコモン電極１１０よりも下側にある構成の場合であっても、本発明を適用することが出来る。
【符号の説明】
【００６９】
１１…走査線、  １２…映像信号線、  １３…画素、  ２０…表示領域、  ３０…端子領域、  ４０…シール材、  ５０…ドライバＩＣ、  ６０…フレキシブル配線基板、  １００…ＴＦＴ基板、  １０１…下地膜、  １０２…半導体層、  １０３…ゲート絶縁膜、  １０４…ゲート電極、  １０５…層間絶縁膜、  １０６…ドレイン電極、  １０７…ソース電極、  １０８…カラーフィルタ、  １０９…有機パッシベーション膜、  １１０…コモン電極、  １１１…容量絶縁膜、  １１２…コモンメタル配線、  １１３…画素電極、  １１４…ブラックマトリクス、  １１５…配向膜、  １２０…スルーホール、  １２１…スルーホール、  １３３…スルーホール、  ２００…対向基板、  ２０１…配向膜、  ３００…液晶層、  ３０１…液晶分子、  ４００…レジスト、  １０９１…第１有機パッシベーション膜、  １０９…第２有機パッシベーション膜、  １３０１…スルーホール、  １３０２…スルーホール、  １３３１…スルーホール、  ＡＬ…配向膜の配向方向、  ＳＣ…蓄積容量、  ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、  ＶＣ…コモン電圧、  Ｒ…赤カラーフィルタ、  Ｇ…緑カラーフィルタ、  Ｂ…青カラーフィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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