(57)【要約】【課題】  薄膜トランジスタ側基板にカラーフィルタ等を形成しながらも、工程数を少なくし製造歩留まりを高くすること。【解決手段】  薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に挟持される液晶素子とを含む液晶表示装置の製造方法であって、前記薄膜トランジスタ側基板上に、前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極の材料となる画素電極材を形成する工程と、前記画素電極材の上部に着色層を形成する工程と、前記着色層をマスクにして前記画素電極材をパターンニングする工程とを含む。【選択図】      図３
2004334226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に挟持される液晶素子とを含む液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタ側基板上に、前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極の材料となる画素電極材を形成する工程と、
前記画素電極材の上部に着色層を形成する工程と、
前記着色層をマスクにして前記画素電極材をパターンニングする工程と、を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記着色層はカラーレジストからなり、カラー表示のためのカラーフィルタを形成することを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記着色層は導電性物質を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記着色層の色素及び前記導電性物質を含む固形成分の前記カラーレジスト中での割合が３０パーセント以下であることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記着色層は、顔料を分散させたレジストからなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記着色層は、染色された高分子材料を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記着色層は、インクからなることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記画素電極は非透光性の材質から成ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリックス型の液晶表示装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、薄膜トランジスタ側基板と、対向基板と、これらの基板間に電気光学的変調材料としてのＴＮ（ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）液晶や強誘電性液晶等を狭持した構造のアクティブマトリクス型液晶表示装置（液晶パネル）が知られている。この液晶表示装置では、薄膜トランジスタ側基板に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びこれにより選択駆動される画素電極が設けられ、対向基板には対向電極が設けられている。このような液晶表示装置においてカラー表示を実現する為には、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色彩を有する透過型のカラーフィルタを表示画素毎に配置する必要がある。
【０００３】
図１にはこのようなカラーフィルタを有する従来の液晶表示装置の一例が示される（なお、以下に示す図面においては、薄膜トランジスタの構造を明確に表すために、薄膜トランジスタの大きさを実際のものよりも大きく表している）。対向して設けた薄膜トランジスタ側基板１０１と対向基板１０２との間に液晶１０３が封入されている。対向基板１０２には、クロム等の遮光膜からなるブラックマトリックス１０４、赤色・緑色・青色に染色されたゼラチンで形成された赤色・緑色・青色カラーフィルタ部１０５、１０６、１０７が形成されている。この上に保護絶縁膜１０８と透明導電膜からなる対向電極１０９が形成されている。一方、薄膜トランジスタ側基板１０１には、その内側に薄膜トランジスタ１１０とこれにより選択駆動される透明導電膜からなる画素電極１１１が設けられている。画素電極１１１上、対向電極１０９上には、配向膜１１２、１１３が積層されラビング処理されている。なお、ソース電極１１５上には保護膜となる絶縁膜１１６が形成されており、画素電極１１１の上部においてはこの絶縁膜は除去されウィンドウが開かれている。これによりソース電極１１５を保護できると共に、液晶に印加される電圧がこの絶縁膜の存在により低減されるという事態を防止できる。
【０００４】
しかしながら、上記従来例には以下に述べるような問題があった。
【０００５】
即ち、上記従来例では、カラーフィルタ、ブラックマトリックスは薄膜トランジスタ側基板ではなく対向基板に設けられている。このため対向基板の製造にあたりカラーフィルタ等を形成する工程が必要となり、対向基板のコストが非常に高価になるという問題がある。また、薄膜トランジスタ側基板と対向基板とを張り合わせる際、薄膜トランジスタ側基板に形成された画素電極と、対向基板に形成されたカラーフィルタ、ブラックマトリックスとを精度よくアライメントすることが困難であるという問題があった。
【０００６】
例えば特開平２−２０７２２２号公報には、ブラックマトリックスとなるべき遮光層を薄膜トランジスタ側基板に形成する手法が開示されている。また、特開平４−２５３０２８号公報、特開平６−２４２４３３号公報には、カラーフィルタ等を薄膜トランジスタ側基板に形成する手法が開示されている。これらの手法によればカラーフィルタ、ブラックマトリックスを薄膜トランジスタ側基板に設けることができるため、対向基板の高コスト化の問題、アライメント精度の問題を解決できる。しかしながら、これらの手法においては薄膜トランジスタ側基板にカラーフィルタ等を形成する工程が新たに必要であり、この新たな工程の追加により液晶表示装置の製造の歩留まりが低下するという問題があった。
【０００７】
また従来の反射型の液晶表示装置では、カラーフィルタを薄膜トランジスタ側基板に内蔵するものは知られていないい。また反射型の液晶表示装置では、バックライト等がないため開口率の向上等が大きな技術的課題となる。
【０００８】
更に図１に示すように従来例においては、保護膜となる絶縁膜１１６を形成した後、画素電極１１１上部にある絶縁膜を除去する工程が必要であるという問題もあった。
【特許文献１】特開平２−２０７２２２号公報
【特許文献２】特開平４−２５３０２８号公報
【特許文献３】特開平６−２４２４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上述べた技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、薄膜トランジスタ側基板にカラーフィルタ等を形成しながらも、工程数を少なくでき製造歩留まりが高いアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に挟持される液晶素子とを含む液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタ側基板上に、前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極の材料となる画素電極材を形成する工程と、
前記画素電極材の上部に着色層を形成する工程と、
前記着色層をマスクにして前記画素電極材をパターンニングする工程と、を含む液晶表示装置の製造方法に関係する。
【００１１】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層はカラーレジストからなり、カラー表示のためのカラーフィルタを形成することができる。
【００１２】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層は導電性物質を含むことができる。
【００１３】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層の色素及び前記導電性物質を含む固形成分の前記カラーレジスト中での割合が３０パーセント以下であってもよい。
【００１４】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層は、顔料を分散させたレジストからなってもよい。
【００１５】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層は、染色された高分子材料を含むことができる。
【００１６】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記着色層は、インクからなってもよい。
【００１７】
また本発明に係る液晶表示装置の製造方法では、前記画素電極は非透光性の材質から成ってもよい。
【００１８】
（１）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置であって、
カラー表示のためのカラーフィルタとして導電性の着色層が前記薄膜トランジスタ側基板に設けられ、該導電性着色層が、前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極を兼ねることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００１９】
（２）（１）の発明において、
前記導電性着色層が、導電性物質を分散させた染色媒体を染色することで形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２０】
（３）（１）の発明において、
前記導電性着色層が、レジストに色素及び導電性物質を分散することで形成される導電性のカラーレジストであることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２１】
（４）（３）の発明において、
前記色素及び前記導電性物質を含む固形成分の前記カラーレジスト中での割合が３０パーセント以下であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２２】
（５）（３）又は（４）の発明において、
前記カラーレジストのパターンが形成されていない領域に成膜された絶縁膜により形成されるブラックマトリックスを含み、該ブラックマトリックスの前記絶縁膜が、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液に遮光用の色素を含ませ、該飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させることで成膜されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２３】
（６）（５）の発明において、
前記絶縁膜がシリコン酸化膜により形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２４】
（７）（１）乃至（６）の発明のいずれかにおいて、
前記薄膜トランジスタのドレイン領域と前記導電性着色層との間に、該ドレイン領域と該導電性着色層とをコンタクトするための導電層が介在していることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２５】
（８）（７）の発明において、
前記導電層が、前記薄膜トランジスタのソース領域に接続されるソース線と同一材料により形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２６】
（９）（７）又は（８）の発明において、
前記導電層が、前記画素電極の周辺部に形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２７】
（１０）（７）乃至（９）の発明のいずれかにおいて、
前記導電層が、遮光層となるブラックマトリックスの一部となることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２８】
（１１）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含む反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置であって、
カラー表示のためのカラーフィルタとして導電性の着色層が前記薄膜トランジスタ側基板に設けられ、該着色層の下部には前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極が設けられ、該画素電極が非透光性の材質から成ることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００２９】
（１２）（１１）の発明において、
前記画素電極が、前記薄膜トランジスタのソース領域に接続されるソース線と同一材料により形成されていることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３０】
（１３）（１１）又は（１２）の発明において、
前記液晶素子が高分子分散型の液晶素子であることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３１】
（１４）（１１）乃至（１３）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層が、導電性物質を分散させた染色媒体を染色することで形成されていることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３２】
（１５）（１１）乃至（１３）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層が、レジストに色素及び導電性物質を分散することで形成される導電性のカラーレジストであることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３３】
（１６）（１５）の発明において、
前記色素及び前記導電性物質を含む固形成分の前記カラーレジスト中での割合が３０パーセント以下であることを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３４】
（１７）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置であって、
カラー表示のためのカラーフィルタとしてカラーレジストが前記薄膜トランジスタ側基板に設けられ、該カラーレジストの下部には前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極が設けられ、該画素電極が、前記カラーレジストをマスクにしてパターニングされていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３５】
（１８）（１７）の発明において、
前記カラーレジストのパターンが形成されていない領域に成膜された絶縁膜により形成されるブラックマトリックスを含み、該ブラックマトリックスの前記絶縁膜が、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液に遮光用の色素を含ませ、該飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させることで成膜されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３６】
（１９）（１８）の発明において、
前記絶縁膜がシリコン酸化膜により形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３７】
（２０）（１７）乃至（１９）の発明のいずれかにおいて、
前記カラーレジストが、レジストに色素及び導電性物質を分散することで形成される導電性の着色層であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３８】
（２１）（２０）の発明において、
前記色素及び前記導電性物質を含む固形成分の前記カラーレジスト中での割合が３０パーセント以下であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００３９】
（２２）（１）乃至（１６）及び（２０）及び（２１）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層の比抵抗が１×１０７Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４０】
（２３）（１）乃至（１６）及び（２０）及び（２１）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層の比抵抗が１×１０６Ω・ｃｍ以下であることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４１】
（２４）（１）乃至（１６）及び（２０）及び（２１）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層が、皿状の形状を有する導電性微粒子を前記着色層に分散することで形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４２】
（２５）（１）乃至（１６）及び（２０）及び（２１）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層が、棒状の形状を有する導電性微粒子を前記着色層に分散することで形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４３】
（２６）（１）乃至（１６）及び（２０）乃至（２５）の発明のいずれかにおいて、
前記導電性着色層が、カップリング剤により疎水処理された導電性微粒子を前記着色層に分散することで形成されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４４】
（２７）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置であって、
前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極と、該画素電極上に設けられ該画素電極のパターニングに用いられるレジストと、該レジストのパターンが形成されていない領域に成膜される絶縁膜とを含み、該絶縁膜が、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させることで成膜されていることを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置。
【００４５】
（２８）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタのドレイン領域とコンタクトをとるためのコンタクトホールを形成する工程と、
カラー表示のためのカラーフィルタであって前記コンタクトホールを介して前記ドレイン領域と接続される導電性の着色層を前記薄膜トランジスタ側基板に形成する工程とを含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００４６】
（２９）（２８）の発明において、
前記導電性着色層が、レジストに色素及び導電性物質を分散することで形成される導電性のカラーレジストであって、
該カラーレジストのパターンが形成されていない領域に対して、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液に遮光用の色素を含ませ該飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させる成膜方法により、ブラックマトリックスとなる絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００４７】
（３０）（２８）又は（２９）の発明のいずれかにおいて、
前記コンタクトホールを形成する工程と前記導電性の着色層を形成する工程との間に、前記薄膜トランジスタのドレイン領域と前記導電性着色層とをコンタクトするための導電層を形成する工程を含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００４８】
（３１）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含む反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタにより選択駆動される非透光性の材質から成る画素電極を形成する工程と、
カラー表示のためのカラーフィルタとなる導電性の着色層を前記画素電極の上部に形成する工程とを含むことを特徴とする反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００４９】
（３２）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極の材料となる画素電極材を形成する工程と、
カラー表示のためのカラーフィルタとなるカラーレジストを前記画素電極材の上部に形成する工程と、
前記カラーレジストをマスクにして前記画素電極材をパターンニングする工程とを含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００５０】
（３３）（３２）の発明において、
前記カラーレジストのパターンが形成されていない領域に対して、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液に遮光用の色素を含ませ該飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させる成膜方法により、ブラックマトリックスとなる絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００５１】
（３４）薄膜トランジスタを有する薄膜トランジスタ側基板と、対向電極を有する対向基板と、前記薄膜トランジスタ側基板及び前記対向基板に狭持される液晶素子とを含むアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法であって、
前記薄膜トランジスタにより選択駆動される画素電極の材料となる画素電極材を形成する工程と、
画素電極パターニング用のレジストを前記画素電極材の上部に形成する工程と、
前記カラーレジストをマスクにして前記画素電極材をパターンニングする工程と、
前記レジストのパターンが形成されていない領域に対して、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液を過飽和状態にし前記絶縁物質を析出させる成膜方法により、保護膜となる絶縁膜を形成する工程を含むことを特徴とするアクティブマトリックス型液晶表示装置の製造方法。
【００５２】
（１）又は（２８）の発明によれば、カラーフィルタとなる導電性の着色層が薄膜トランジスタ側基板に設けられる。これにより、対向基板にカラーフィルタを形成する必要がなくなり、対向基板と薄膜トランジスタ側基板との合わせが必要なくなる。また、本発明によれば、この導電性着色層が画素電極を兼ねる。従ってＩＴＯ等の画素電極材を形成する工程及びこの画素電極材をパターニングする工程を省略できる。また画素電極材の上部にカラーフィルタを形成する構成では、液晶へ印加される実効電圧が減少するという問題及び画素電極とカラーフィルタの合わせ余裕が必要になるという問題が生じるが、本発明の構成ではこの問題を有効に防止できる。
【００５３】
（２）の発明によれば、導電性物質を分散させたゼラチン等の染色媒体を所定の染色液で染色することで導電性着色層が形成される。本発明によれば、染色法により着色層が形成されるため、顔料等を分散させる手法に比べて色純度（色特性）を高めることができる。
【００５４】
（３）の発明によれば、導電性のカラーレジストによりカラーフィルタが形成される。これにより導電性カラーレジストをマスクにして、ＬＰＤ法により選択的に絶縁膜を形成する等の手法を採用することが可能となる。
【００５５】
（４）の発明によれば、導電性のカラーレジストに含まれる固形成分の２次凝集が防止され、ポットライフの向上が図れる。
【００５６】
（５）又は（２９）の発明によれば、ブラックマトリックスを、ＬＰＤ法を利用した手法により形成できる。従ってブラックマトリックスとなる絶縁膜の形成を室温程度の低温で行うことができ、色素が添加された絶縁膜を簡易に形成でき、ゼラチン等に比べて耐熱性・耐薬品性の高い無機の絶縁膜を得ることができる。また本発明はＬＰＤ法を利用しているため、導電性のカラーレジストのパターンに対して選択的にブラックマトリックスとなる絶縁膜を成膜できる。これにより絶縁膜のエッチング工程を省略できると共に、ブラックマトリックスを、カラーレジストに対してセルフアラインに精度良く形成できる。また本発明によればブラックマトリックスが色素を添加した絶縁膜により形成されるため、ギラツキ、クラック等の問題も解決できる。また本発明によれば配線層等をブラックマトリックスとする従来例の問題、即ち画素電極とゲート線との間の寄生容量に起因する問題も防止できる。
【００５７】
（６）の発明によれば、ブラックマトリックスとなる絶縁膜を、薄膜トランジスタの製造プロセスと相性の良いシリコン酸化膜により形成できる。これにより製造プロセスに使用する薬品等の選択を容易にできる。また薄膜トランジスタにおける絶縁膜とブラックマトリックスとが多層構造となった場合にも、これらは同じ材質で形成されるため、応力等により生じるひずみの悪影響を少なくできる。
【００５８】
（７）又は（３０）の発明によれば、画素電極となる導電性の着色層と薄膜トランジスタのドレイン領域との間で良好なコンタクトをとることができ、コンタクト抵抗の軽減等が可能となる。これにより液晶素子に印加される実効電圧を高くすることができる。
【００５９】
（８）の発明によれば、導電層がソース線と同一材料により形成されるため、導電層を形成するために新たなフォト及びエッチング工程を付加する必要が無くなる。
【００６０】
（９）の発明によれば、薄膜トランジスタのドレイン領域と画素電極の各部との間における寄生抵抗を低減できる。
【００６１】
（１０）の発明によれば、周辺部に設けられた導電層をブラックマトリックスとして有効利用できる。
【００６２】
（１１）又は（３１）の発明によれば、非透光性（光反射性）の材質で形成された画素電極上に導電性の着色層から成るカラーフィルタを形成することで反射型のアクティブマトリックス液晶表示装置を実現できる。本発明によればカラーフィルタが薄膜トランジスタ側基板に形成されるため開口率の向上を図れる。またカラーフィルタが導電性を有するため、画素電極と液晶素子との間にカラーフィルタが介在することによる生ずる電圧分割の問題等を防止できる。
【００６３】
（１２）の発明によれば、画素電極とソース線とを同一の工程で形成できるため、工程の簡素化、コストの低減を図ることができる。
【００６４】
（１３）の発明によれば、高分子分散型の液晶素子を用いることで、偏光板を不要とすること等が可能となり、良好な反射型液晶表示装置等を提供できる。
【００６５】
（１７）又は（３２）の発明によれば、カラーレジストの下部にＩＴＯ等から成る画素電極が配置される構成となる。従ってカラーレジストが高抵抗を有していても、この高抵抗に起因する液晶印加実効電圧の低減を有効に防止できる。また本発明によれば画素電極材のパターニングが、カラーレジストをマスクにして行われるため、画素電極をパターニングするためのレジストを形成する工程を省略できる。
【００６６】
（１８）又は（３３）の発明によれば、ブラックマトリックスがＬＰＤ法を利用した手法により形成される。従ってブラックマトリックスとなる絶縁膜の低温形成、カラーレジストに対する絶縁膜の選択的な形成等が可能となる。
【００６７】
（２２）の発明によれば、比較的小規模でスペックが緩い液晶パネルに対しては良好な液晶駆動動作が可能となる。
【００６８】
（２３）の発明によれば、大規模でスペックが厳しい液晶パネルについても良好な液晶駆動動作が可能となる。
【００６９】
（２４）又は（２５）の発明によれば、着色層中の導電性微粒子間のオーバーラップ面積を増やすことができ、導電性着色層の比抵抗を低めることが可能となる。
【００７０】
（２６）の発明によれば、親水性の導電性微粒子の２次凝集等が生じるのを防止でき、均一な分散状態を得ることが可能となる。
【００７１】
（２７）又は（３４）の発明によれば、画素電極材のパターニング用のレジストを用いて、ＬＰＤ法を利用して保護膜となる絶縁膜を形成できる。これにより従来例で必要であった、画素電極の上部の絶縁膜を除去する工程が省略可能となる。また本発明はＬＰＤ法を利用しているため、保護膜となる絶縁膜の低温形成、レジストに対する絶縁膜の選択的な形成等が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７２】
以下本発明の実施例について図面を用いて詳しく説明する。
【００７３】
１．第１の実施例
第１の実施例は、カラーフィルタとして導電性の着色層を薄膜トランジスタ側基板に設け、この導電性着色層を画素電極として兼用する実施例である。図２（Ａ）〜（Ｃ）には第１の実施例の工程断面図の一例が示される。薄膜トランジスタ側基板２０１には、その内側に薄膜トランジスタ２０２が形成されている。この薄膜トランジスタ２０２は、ゲート線２０３、ソース線２０４、絶縁膜２０５等から構成されている（図２（Ａ））。
【００７４】
次に、コンタクトホールを開口し、その後に赤色のカラーレジスト２０６・緑色のカラーレジスト２０７・青色のカラーレジスト２０８のパターンを順次形成する（図２（Ｂ））。このようなカラーレジストとしては、例えばレジスト内に顔料を分散することで形成した顔料分散型のレジスト等を用いることができる。
【００７５】
本実施例では、カラーフィルタとなるカラーレジスト２０６〜２０８は導電性の性質を持つ。導電性を持つカラーレジストは、例えば、透明導電膜の材料となるＩＴＯ（酸化インジウム）、ＳｎＯ２（酸化錫）等の微粒子をカラーレジストに混ぜ合わせること等により形成できる。そして、このようにカラーレジスト２０６〜２０８に導電性を持たせることで、これらのカラーレジストを、薄膜トランジスタ側基板に設けられたカラーフィルタとして使用すると共に液晶素子を駆動するための画素電極として使用することが可能となる。このため、これらの導電性カラーレジスト２０６〜２０８と薄膜トランジスタ２０２のドレイン領域２０９とは、コンタクトホールを介して接続されている。
【００７６】
このようにカラーフィルタ及び画素電極を兼用する導電性のカラーレジスト２０６〜２０８を形成した後、必要に応じてソース線２０４の保護膜となる絶縁膜２２０を形成する。次に望ましくは、カラーレジストの上部に形成された絶縁膜を除去する。カラーレジストの上部に絶縁膜があると液晶に印加される実効電圧が減少し画質が低下するからである。その後、配向膜２２２を積層しラビング処理する。一方、対向基板２１７はその内側に、透明導電膜からなる対向電極２１８及び配向膜２２１が設けられているだけの構造となっている。薄膜トランジスタ側基板２０１と対向基板２１７の間には液晶２１９が封入されている（図２（Ｃ））。
【００７７】
なお遮光層となるブラックマトリックスについては対向基板２１７に形成してもよいし、ゲート線２０３、ソース線２０４等の一部又は全部をブラックマトリックスとして用いてもよい。また何らかの手法を用いてブラックマトリックスを薄膜トランジスタ側基板に形成する構成としてもよい。
【００７８】
本実施例によれば、導電性カラーレジストから成るカラーフィルタが薄膜トランジスタ側基板に設けられている。これにより、対向基板にカラーフィルタを形成する必要がなくなり、対向基板の製造コストを低減できる。また薄膜トランジスタ側基板と対向基板との張り合わせ精度のマージンの問題も解決できる。
【００７９】
また本実施例によればカラーフィルタとなる導電性カラーレジストが画素電極を兼ねるため、画素電極となるＩＴＯを形成する工程及びＩＴＯをパターニングする工程を省略できる。これによりコストの低減及び歩留まりの向上を図ることができる。また例えばＩＴＯから成る画素電極の上部にカラーレジスト等から成るカラーフィルタを形成する構成と比べると本実施例は次のような優位点を持つ。即ち画素電極の上部にカラーフィルタを形成する構成であると、カラーフィルタに液晶駆動時の電圧が印加され、電圧分割により液晶素子に印加される電圧（実効電圧）が減少し、これは画質低下の原因となる。これに対して本実施例では、導電性カラーレジスト２０６〜２０８が画素電極とカラーフィルタとを兼ねるため、このような画質低下の問題が生じるのを有効に防止できる。更に、本実施例によれば、画素電極の上部にカラーフィルタを形成する構成に比べ、開口率を高めることもできる。即ち画素電極の上部にカラーフィルタを形成する構成によると、画素電極とカラーフィルタとの合わせ余裕が必要となるが、本実施例によればこのような合わせ余裕が必要ない分だけ開口率を高めることができる。
【００８０】
（１）導電性着色層
さて導電性着色層は、上記実施例のように、レジストに顔料等の色素及びＩＴＯ等の導電性物質を分散することで形成してもよいし、これ以外にも例えば、導電性物質を分散させたゼラチン（高分子材料）等の染色媒体を染色したり、印刷インク等に導電性物質を混入させること等でも形成できる。
【００８１】
レジストに色素及び導電性物質を分散させる場合には、色素及び導電性物質等の固形成分の割合を一定値以下に抑える必要がある。レジスト液中の固形成分の割合が高いと、ポットライフ（使用可能な液体状態が保たれる時間）が短くなるからである。即ち、色素、導電性物質等の固形成分が凝集し、レジスト液の使用が不能になり、工場等での生産に支障をきたす。図１３には、固形成分比とポットライフとの関係の一例が示される。例えばポットライフを３ヶ月以上とするためには固形成分比を３０パーセント程度以下とする必要があり、６ヶ月以上とするためには２５パーセント程度以下とする必要がある。従って、ポットライフをよりリーゾナブルなものにするため、固形成分比は３０パーセント程度以下とすることが望ましく、２５パーセント程度以下とすることが更に望ましい。なお固形成分比を少なくするためにはレジスト中に含ませる導電性物質等を少なくすればよいが、あまり少なくすると導電性着色層の比抵抗が増加してしまう。従ってポットライフと比抵抗の関係を考慮して、固形成分比は最もバランスの良いものとする必要がある。
【００８２】
レジストに顔料等を分散させる場合には、特に制限されないが、例えば赤色系顔料としてはペリレン系、アントラキノン系、ジアントラキノン系、アゾ系、ジアゾ系、キナクリドン系、アントラセン系等の顔料が挙げられる。また緑色系顔料としてはハロゲン化フタロシアニン系等の顔料が挙げられる。また青色系顔料としては、金属フタロシアニン系、インダンスロン系、インドフェノール系等の顔料が挙げられる。この他にも、紫色系、黄色系、シアニン系及びマゼンタ系の顔料等を併用することも可能である。また本実施例のカラーレジストはネガ型のみならずポジ型でもよく、ネガ型のレジストとしては、例えば溶剤（エチル−３−エトキシプロピオネート、メトキシプロピルアセテート、シクロヘキサン、３−メトキシブチルアセテート等）と樹脂（メタクリル樹脂等）とモノマー（多感能アクリルモノマー等）とから成るもの等が考えられる。
【００８３】
導電性物質を分散させた染色媒体を染色し導電性着色層を形成する手法には、顔料等をレジストに分散させる手法に比べて導電性着色層の色純度を高められるという利点がある。即ち顔料等を用いる場合、顔料等を多く分散させればさせるほど透過率が低下する。この透過率の低下を補うため、透過する光の波長範囲を広くする必要があり、例えばグリーンの色を表現したい場合にもイエローの顔料等を混ぜたりする。このため色純度（色特性）が悪化する。これに対して、ゼラチン等を染色して着色層を形成する手法によると上記問題は生じず、この結果、色純度をより高めることができる。
【００８４】
染色媒体（被染色体）としては、ゼラチン以外に、カゼイン、フィッシュグリュー、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロビドン、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリケイヒ酸、アクリル樹脂及びそれらの誘導体等を使用できる。また染色液としては酸性染料、反応性染料等を用いることができ、赤色の染色液としてはカヤノールミーリングレッドＲＳ（日本化薬製）＋酢酸＋水、緑色の染色液としてはブリリアントインドブルー（ヘキスト製）＋スミノールイエローＭＲ（住友化学製）＋酢酸＋水、青色の染料液としてはカヤノールサヤニン６Ｂ（日本化薬製）＋酢酸＋水を用いることができる。但し染料液はこれらに限られるものではない。染色法により着色層（カラーフィルタ）を形成する手法としては種々のものがある。一般的には、例えば染色媒体を露光・現像によりパターニングし、その後、赤色の染色液に浸し赤色の着色層を形成する。青色、緑色の着色層も同様である。
【００８５】
（２）導電性
本実施例における導電性着色層も所定のインピーダンス成分（比抵抗及び容量成分）を持つ。従って導電性着色層がドレイン領域と液晶との間に介在することに起因して、液晶へ印加される実効電圧が低下するという問題も少なからず生じる。そこで導電性着色層の比抵抗はなるべく小さいことが望ましい。例えば図１４（Ａ）〜（Ｃ）には、スペックの最も厳しいと考えられる液晶パネル、即ち対角線の長さが３０ｃｍ（約１２インチ）でＸＧＡ（例えば１０２４×ＲＧＢ×７６８ピクセルでドットクロックが６５ＭＨｚ程度）の液晶パネルにおける比抵抗と実効値との関係（シミュレーション結果）が示される。図１４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、各々、パネルを駆動するドライバ回路から最も近い位置にある画素、真ん中の位置にある画素、最も遠い位置にある画素についての比抵抗と実効値の差との関係である。ここで「実効値の差」とは、導電性着色層が存在しない場合に液晶素子に印加される実効電圧値と、導電性着色層が存在する場合に液晶素子に印加される実効電圧値との差である。図１４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、比抵抗が１×１０６Ω・ｃｍ程度以下でこの実効値の差が大きくなり、表示特性が悪化する。なお同図から明らかなように、黒表示の場合が、灰表示・白表示の場合に比べて表示特性の悪化の程度が大きい。以上のように、スペックが最も厳しいと考えられる液晶パネルにおいて液晶駆動動作を正常に行うためには、比抵抗が１×１０６Ω・ｃｍ程度以下であることが望ましい。
【００８６】
しかしながらパネルによっては比抵抗が１×１０６Ω・ｃｍよりも大きくても正常動作が可能な場合もあり、例えば図１５（Ａ）、（Ｂ）にはスペックが比較的緩いと考えられる液晶パネル、即ち対角線の長さが１５ｃｍ（約６インチ）のＶＧＡ（例えば６４０×ＲＧＢ×４８０ピクセルでドットクロックが２５．２ＭＨｚ程度）の液晶パネルにおける比抵抗と実効値の差との関係が示される。図１５（Ａ）、（Ｂ）は、各々、パネルを駆動するドライバ回路から真ん中の位置にある画素、最も遠い位置にある画素についての比抵抗と実効値の差との関係である。この図から明らかなように、この液晶パネルにおいて液晶駆動動作を正常に行うためには、比抵抗が１×１０７Ω・ｃｍ程度以下であればよい。
【００８７】
以上より、導電性着色層の比抵抗は、液晶パネルの大きさ、目指す表示特性等に依存はするが、１×１０７Ω・ｃｍ程度以下であることが望ましく、１×１０６Ω・ｃｍ程度以下であることが更に好ましい。
【００８８】
（３）導電性微粒子の形状等
着色層中に含ませる導電性物質は微粒子状であることが望ましい。これは導電性物質を含ませることに起因するカラーレジストの透過率の低下を最小限に抑えるためである。同様の理由により分散させる導電性物質は透明性を有することが望ましい。このため導電性物質としてはＩＴＯ（酸化インジウム）、ＳｎＯ２（酸化錫）等が最適なものとなる。あるいはこれらとカーボン、金、銀との混合材料を使用することもできる。
【００８９】
また導電性物質を微粒子状にする場合、その微粒子の形状は、球状よりも、皿状あるいは棒状等であることが望ましい。なぜならば皿状、棒状等にすれば隣り合う微粒子間のオーバラップ面積を大きくでき、この結果、電流をより流しやすくすることができ、比抵抗を下げることができるからである。即ち、比抵抗を下げるのには分散させる導電性微粒子の割合を高くすればよいが、あまり高くすると例えば透過率が下がったり、色特性が低下したり、前述のポットライフ等の問題が生じる。皿状、棒状等の隣り合う微粒子間のオーバラップ面積を大きくできる形状にすれば、導電性微粒子の割合をあまり高くすることなく比抵抗を下げることができる。
【００９０】
また導電性物質の均一な分散状態を実現するために導電性微粒子に疎水処理を施しその表面を疎水性とすることが望ましい。即ち、導電性微粒子が親水性の表面を有すると、顔料等の色素の多くが疎水性の表面を有するため、親水性の導電性微粒子の２次凝集等が生じ、均一な分散状態が得られない可能性があるからである。疎水処理は、例えばカップリング剤等を用いることで実現でき、カップリング剤としてはシラン系、チタン酸塩系、クロム系等の種々のものを用いることができる。
【００９１】
２．第２の実施例
第２の実施例は、第１の実施例において、薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させる場合の手法の一例を示すものである。第１の実施例と異なるのは、図３（Ｃ）において、ＬＰＤ法を利用してブラックマトリックス３１０を形成している点である。ＬＰＤ法にはレジストパターン上にシリコン酸化膜が析出しないという特徴がある。この性質を用いると導電性カラーレジストのパターンに対して選択的にシリコン酸化膜を形成できる。そこで、図３（Ｂ）で導電性カラーレジスト３０６〜３０８を形成した後、図３（Ｃ）でＬＰＤ法を利用して、これらの導電性カラーレジスト３０６〜３０８のパターンに対して選択的に、黒色等の色素を添加したシリコン酸化膜を成膜し、このシリコン酸化膜をブラックマトリックス３１０とする。これによりブラックマトリックス３１０を簡易な手法で薄膜トランジスタ側基板に内蔵させることが可能となる。
【００９２】
次にＬＰＤ法の詳細を、シリコン酸化膜を成膜する場合を例にとり説明する。ＬＰＤ法では、シリカをケイフッ化水素酸（Ｈ２ＳｉＦ６）に溶解し飽和水溶液を作り、この中に基板を漬積する。その後、アルミニウム、塩化アルミニウム、ホウ素、ほう酸等を添加して過飽和状態を作り、基板表面にシリコン酸化膜を析出成長させる。
【００９３】
【化１】
2004334226.tif 000003
【００９４】
【化２】
2004334226.tif 000004
【００９５】
例えば、上記の化学式（１）、（２）において、添加剤であるほう酸（Ｈ３ＢＯ３）を加えることで化学式（２）の化学反応が右方向に進行し、フッ化水素酸（ＨＦ）が消費される。これにより化学式（１）の化学反応が右方向に進行し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が析出する。このように、ＬＰＤ法では、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質、例えばシリコン（Ｓｉ）を含む化合物の飽和水溶液を用意する。そして、この飽和水溶液を例えば添加剤を加えることで過飽和状態にし、絶縁物質を析出させることで絶縁膜を成膜させる。この際、本実施例では、飽和水溶液に黒色等の色素を含ませており、これにより内部に黒色等の色素が添加された絶縁膜、即ちブラックマトリックスを得ることができる。
【００９６】
なお、以下にはアルミニウムを添加剤と用いる場合の化学式を示す。
【００９７】
【化３】
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【００９８】
【化４】
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【００９９】
上式では、添加剤であるアルミニウム（Ａｌ）を添加することで化学式（４）の化学反応が右方向に進行し、フッ化水素酸（ＨＦ）が消費される。これにより化学式（３）の化学反応が右方向に進行し、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）が析出することになる。
【０１００】
このように本実施例では、ＬＰＤ法を利用した手法によりブラックマトリックスとなる絶縁膜を成膜しているため、絶縁膜の形成を室温程度の低温で行うことができる。絶縁膜を低温で形成できると、絶縁膜形成の際にガラス基板に与えるダメージを少なくできるため、安価なガラス基板を採用することができ、製品コストを低く抑えることができる。また、ブラックマトリックスを形成する際の加熱温度により、薄膜トランジスタのデバイス特性が劣化する等の事態も防止できる。
【０１０１】
また、本実施例では、ＬＰＤ法を利用しているため、内部に色素が添加された絶縁膜を簡易に形成することが可能となる。例えば、絶縁膜を成膜する際には、化学気相成長法（ＣＶＤ法）を用いるのが一般的である。しかし、通常、顔料等の色素は固形物であり、ＣＶＤ法によってはこの固形物の色素を絶縁膜中に添加することは容易ではない。これに対して、ＬＰＤ法を利用すれば、飽和水溶液にこの固体物である色素を溶かす等するだけで、簡易に内部に色素が添加された絶縁膜を得ることができる。本実施例の大きな特徴は、着色が必要なブラックマトリックスの形成を、色素を容易に添加できるＬＰＤ法を利用して行った点にある。
【０１０２】
また、ＬＰＤ法を利用して形成された本実施例の絶縁膜は無機の絶縁膜となるため、ゼラチン、レジストに比べて耐熱性や耐薬品性が高い絶縁膜を得ることができる。
【０１０３】
また本実施例では、ＬＰＤ法を利用しているため、導電性のカラーレジストパターンに対して選択的に絶縁膜を成膜することが可能となる。即ち、ＬＰＤ法においては、絶縁物質はレジスト上には析出されないという特徴を持つ。これは、レジストの表面が撥水性の性質を持つことによる。この特徴を用いるとパターン形成時におけるエッチング工程が不要となり、製品の低コスト化が可能となる。また、ブラックマトリックスをカラーレジストに対してセルフアラインに形成できるため、ブラックマトリックスを精度良く形成することが可能となり、開口率の向上が図れる。
【０１０４】
本実施例におけるブラックマトリックスは、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、４画素配置型等のパターンに配置されたカラーフィルタの間に配置され、遮光層となるものである。従来においては、このブラックマトリックスは、クロム等からなる遮光膜により形成されていた。このため、応力によるクラックが生じたり、クロム等の反射によるギラツキが生じる等の問題があった。これに対して、本実施例では、ブラックマトリックスが色素を添加した絶縁膜により形成されているため、このようなクラックが生じたり、ギラツキが生じたりする等の問題を解決できる。
【０１０５】
また本実施例によれば、配線層等をブラックマトリックスとする従来例において生じる問題、即ち画素電極及びゲート線との間の寄生容量の問題が生じないため、画質の低下等を防止できる。
【０１０６】
また本実施例においてブラックマトリックスを構成する絶縁膜は、シリコン酸化膜であることが望ましい。シリコン酸化膜は、薄膜トランジスタ、ＬＳＩ等の製造プロセスにおける絶縁膜として一般的に使用されるものであり、耐熱性、耐薬品性に優れたものだからである。即ち、従来のブラックマトリックスに用いられた材質に比べ、薄膜トランジスタ等の製造プロセスとの相性が良い。特にブラックマトリックスを薄膜トランジスタ側基板上に形成する場合には、この相性が問題となる。この場合には、ブラックマトリックスも薄膜トランジスタと同一製造プロセスで形成されることになるからである。従って、ブラックマトリックスの材質として薄膜トランジスタの製造で一般的に使用されるシリコン酸化膜等を用いれば、例えばブラックマトリックスの形成工程の後に使用するエッチング液、温度等についてそれほど考慮する必要がなくなる。これにより製造プロセスに使用される薬品等の選択が容易となる。また、薄膜トランジスタにおける絶縁膜とブラックマトリックスとが多層構造となった場合にも、これらは同じ材質で形成されるため応力等により生じるひずみの悪影響を少なくできる。また、ブラックマトリックスを構成するシリコン酸化膜を、薄膜トランジスタの絶縁膜（ソース線の保護膜）として兼用することも可能となる。
【０１０７】
なお、本実施例においてはシリコン酸化膜のみならず、このシリコン酸化膜と均等な材質の膜、チタン酸化膜等も採用でき、薄膜トランジスタ等の製造とのプロセス適合性がよいものであれば種々のものを採用できる。
【０１０８】
また、絶縁膜をシリコン酸化膜とする場合には、ケイフッ化水素酸にアルミニウム或いはアルミニウム化合物からなる添加剤、又は、ホウ素或いはホウ素化合物からなる添加剤を加えることでシリコン酸化膜を形成することが望ましい。ＬＰＤ法により使用される添加剤を構成する元素は、不純物として絶縁膜中に残る。従って、この残った元素が、例えば薄膜トランジスタ等に悪影響を与えないものであることが望まれる。アルミニウム等は薄膜トランジスタ等のプロセスで通常に使われるものである。また、ホウ素等を含ませた絶縁膜は、ＬＳＩプロセスにおいてＢＰＳＧと呼ばれる絶縁膜として使用されている。従って、これらの元素が絶縁膜中に残っても、薄膜トランジスタ等に与える悪影響は少ないものと考えられる。
【０１０９】
また本実施例において絶縁膜に含ませる色素としては顔料が望ましい。顔料には耐熱性が比較的あり、従って、カラーフィルタ等の耐熱性を増したときに、これに応じて色素の耐熱性を増すことが望ましいからである。但し、絶縁膜に含ませる色素はこれに限られるものではなく、例えば染料等を用いてもよい。本実施例で絶縁膜に含ませる黒色の顔料としては、カーボン系のもの等が考えられる。また、ＬＰＤ法に使用する顔料としては水溶性の顔料が好ましい。
【０１１０】
３．第３の実施例
第３の実施例は導電性の着色層（カラーレジスト）と薄膜トランジスタのドレイン領域との間にメタル等の導電層を介在させる実施例である。図４（Ａ）〜（Ｄ）には第３の実施例の工程断面図の一例が示される。第１の実施例と異なるのは図４（Ｂ）において、コンタクトホールを開口した後、ドレイン領域４０９と画素電極とのコンタクトをとるための導電層４１１を形成する点にある。この導電層４１１はメタル等より成る。そして導電層４１１を形成した後に、図４（Ｃ）に示すように、カラーフィルタと画素電極とを兼ねる導電性カラーレジスト４０６〜４０８を形成する。
【０１１１】
本実施例によれば、画素電極となる導電性カラーレジスト４０６〜４０８とドレイン領域４０９との間で良好なコンタクトをとることができ、コンタクト抵抗の軽減等が可能となる。これにより液晶素子に印加される実効電圧を高くすることができ、表示特性の向上を図ることができる。この場合、導電層４１１の材料としては、ドレイン領域との間のコンタクト抵抗及び導電性カラーレジストとの間のコンタクト抵抗を十分に小さくできものが望ましい。
【０１１２】
例えば図５（Ａ）〜（Ｃ）では、導電層をソース線と同一材料により形成した場合の例が示される。即ち図５（Ａ）で、ソース線５０４をパターニング形成する際に、このソース線５０４と同一材料の導電層５１２もパターニング形成する。その後に、図５（Ｂ）に示すように導電性カラーレジスト５０６〜５０８を形成する。このようにソース線５０４と同一の材料で導電層５１２を形成する手法によれば、導電層を形成するために新たなフォト及びエッチング工程を付加する必要が無くなり、工程数の低減及び歩留まりの向上を図ることができる。
【０１１３】
図６には、本実施例の構造を示す平面図が示される。図６に示すように本実施例では、メタル等から成る導電層５１２をコンタクトホール５１３から引き出し、導電性カラーレジストとの間の接触抵抗が十分低くなるように、導電性カラーレジスト５０６との間の接触面積の大きさを決めている。但し、導電層５１２が非透光性材料から成る場合には、この接触面積を大きくしすぎると開口率が低下するため、要求されるコンタクト抵抗と開口率とに応じてこの接触面積の大きさを決定する必要がある。
【０１１４】
また図７には、導電層５１２を、画素電極となる導電性カラーレジスト５０６の周辺部に形成した場合の例が示される。即ち導電層５１２をコンタクトホール５１３の周辺部にのみ形成する図６の構造であると、例えば図７のＫ点の部分と、薄膜トランジスタのドレイン領域５０９との間の寄生抵抗が大きくなってしまう。この寄生抵抗が大きくなると、例えばＫ点の位置にある液晶に印加される実効電圧が低くなってしまい画質低下の問題が生じる。これに対して図７のように導電性カラーレジスト５０６の周辺部に導電層５１２を形成する構造であると、ドレイン領域５０９とＫ点との間の寄生抵抗を小さくでき、上記のような画質低下の問題を防止できる。
【０１１５】
また図７のような構造とすると、周辺部に設けられた導電層５１２をブラックマトリックスの一部として兼用することも可能となる。導電性カラーレジスト５０６はカラーフィルタとなるものであり、ブラックマトリックスはカラーフィルタの周辺部に形成されるものだからである。この場合、ゲート線５０３、ソース線５０４、薄膜トランジスタ側基板に設けられたブラックマトリックス、あるいは対向電極に設けられたブラックマトリックスが、ブラックマトリックスの他の一部となる。また図７のように周辺部の導電層５１２をブラックマトリックスの一部とする構成によると、導電層５１２と導電性カラーレジスト５０６との合わせは光学機器等により精度良く行われるため、導電性カラーレジスト５０６に対して精度良くブラックマトリックスを配置することが可能となる。
【０１１６】
４．第４の実施例
第４の実施例は、第３の実施例において、薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させる場合の一例を示すものであり、図８（Ａ）〜（Ｄ）にはその工程断面図が示される。第３の実施例と異なり第４の実施例では、図８（Ｃ）において、ＬＰＤ法を利用して、カラーレジスト８０６〜８０８に対して選択的にブラックマトリックス８１０を形成する。ＬＰＤ法でブラックマトリックス８１０を形成する手法及びこの手法を用いることによる効果は第２の実施例で既に述べた通りであるため、その説明は省略する。また、図８（Ａ）〜（Ｄ）では、導電層８１２がソース線と同一材料により形成される場合の例が示されるが、ソース線と異なる材料により導電層を形成してもかまわない。
【０１１７】
５．第５の実施例
第５の実施例は、非透光性（光反射性）の画素電極上に導電性着色層を形成した反射型のアクティブマトリックス液晶表示装置に関する実施例であり、図９（Ａ）〜（Ｃ）にはその工程断面図が示される。まず図９（Ａ）で薄膜トランジスタ９０２及び絶縁膜９０５を形成した後、メタル等の非透光性の導電層をパターニングしてソース線９０４及び画素電極９１２を形成する。画素電極９１２はドレイン領域９０９とコンタクトがとられている。また導電層の材料としてはなるべく反射率の高いものが望ましい。次に、図９（Ｂ）に示すように、導電性の着色層である赤色、緑色、青色のカラーフィルタ９０６、９０７、９０８を光露光技術等によりパターニングして画素電極上に形成する。その後の工程は第１の実施例と同様である。
【０１１８】
従来の反射型液晶表示装置では、カラーフィルタは対向基板側に形成されていた。しかしながら反射型液晶表示装置では、反射光のみが光源となるため、開口率をより高めることが望まれている。本実施例では、カラーフィルタを薄膜トランジスタ側基板９０１に内蔵することで開口率を向上できる。更にカラーフィルタを導電性にすることで、画素電極と液晶素子との間にカラーフィルタが介在することによる生ずる電圧分割の問題等を防止できる。
【０１１９】
なお本実施例の導電性着色層は、レジストに顔料等の色素及びＩＴＯ等の導電性物質を分散することで形成してもよいし、これ以外にも例えば、導電性物質を分散させたゼラチン等の染色媒体を染色したり、印刷インク等に導電性物質を混入させること等でも形成できる。
【０１２０】
また図９（Ａ）〜（Ｃ）では、ソース線９０４と画素電極９１２を同一材料で形成しており、これにより工程の簡略化・コストの低減等を図っている。但し、ソース線、画素電極を別材料で形成することも当然に可能である。
【０１２１】
また本実施例で封入される液晶素子９１９は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）であることが望ましい。ＰＤＬＣでは、ＴＮ液晶と異なり、光の透過を散乱強度により制御でき、偏光板が不要となる利点がある。偏光板を不要とすることで、開口率を向上できると共に装置の製造コストを低減できる。ＰＤＬＣは、高分子中にμｍ程度のオーダの液晶分子を分散させたり、網目状の高分子中に液晶を含ませることで実現できる。
【０１２２】
また導電性の着色層をカラーレジストとする場合、第１の実施例と同様にカラーレジストに含ませる色素及び導電性物質等の固形成分の割合は３０パーセント以下であることが望ましい。また導電性の着色層の比抵抗は１×１０７Ω・ｃｍ以下が望ましく、１×１０６Ω・ｃｍ以下であることが更に望ましい。また導電性微粒子を分散させる場合、その形状は皿状、棒状等であることが望ましく、また導電性微粒子の表面はカップリング剤等で疎水処理を施すことが望ましい。
【０１２３】
６．第６の実施例
第６の実施例は画素電極上にカラーレジストを形成し、このカラーレジストをマスクにして画素電極のパターニングを行う実施例であり、図１０（Ａ）〜（Ｅ）にはその工程断面図が示される。まず図１０（Ａ）で薄膜トランジスタ１００２及び絶縁膜１００５を形成した後、図１０（Ｂ）に示すように、コンタクトホールを開口し、画素電極の材料となるＩＴＯ１０１４を全面に形成する。この際、必要であればソース線１００４の保護膜を形成しておいてもよい。次に図１０（Ｃ）に示すように、赤色のカラーレジスト１００６、緑色のカラーレジスト１００７、青色のカラーレジスト１００８のパターンを順次形成する。このようなカラーレジストとしては、例えばレジスト内に顔料を分散することで形成した顔料分散型のレジスト等を用いることができる。その後、図１０（Ｄ）に示すように、形成されたカラーレジスト１００６〜１００８をマスクにしてＩＴＯ１０１４をエッチングし、画素電極１０１２を形成する。その後の工程は第１の実施例と同様である。これにより画素電極とカラーフィルタとを薄膜トランジスタ側基板に形成することが可能となる。
【０１２４】
本実施例によれば、カラーレジスト１００６〜１００８の下部にＩＴＯから成る画素電極が配置される構成となる。そして例えばカラーレジスト１００６〜１００８が高抵抗を有していてもカラーレジストの厚みは小さいため垂直方向における抵抗は小さい。このため、この高抵抗に起因する液晶印加実効電圧の低減が有効に防止される。また本実施例では画素電極のエッチングが、カラーレジスト１００６〜１００８をマスクにして行われるため、画素電極をパターニングするためのレジストを形成する工程を省略できる。これにより工程数を少なくでき、歩留まりの向上が図れる。
【０１２５】
なお、この場合、カラーフィルタとなるカラーレジスト１００６〜１００８は導電性を持つことが望ましい。カラーフィルタとなるカラーレジストに導電性を持たせると、画素電極と液晶素子との間にカラーレジストが介在することによる生ずる電圧分割の問題が防止され、また、カラーレジストに電子がトラップされ残像等が発生する事態も防止されるからである。
【０１２６】
また第１の実施例と同様に、カラーレジストに含ませる色素及び導電性物質等の固形成分の割合は３０パーセント以下であることが望ましく、導電性のカラーレジストの比抵抗は１×１０７Ω・ｃｍ以下が望ましく、１×１０６Ω・ｃｍ以下であることが更に望ましい。また導電性微粒子を分散させる場合、その形状は皿状、棒状等であることが望ましく、また導電性微粒子の表面はカップリング剤等で疎水処理を施すことが望ましい。
【０１２７】
更に画素電極１０１２をメタル等の非透光性の導電層で形成すれば、第５の実施例と同様に、反射型のアクティブマトリックス型液晶表示装置を構成できる。
【０１２８】
７．第７の実施例
第７の実施例は、第６の実施例において、薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させる場合の一例を示すものであり、図１１（Ａ）〜（Ｅ）にはその工程断面図が示される。第７の実施例は第６の実施例と異なり、図１１（Ｄ）において、ＬＰＤ法を用いて、カラーレジスト１１０６〜１１０８に対して選択的にブラックマトリックス１１１０を形成する。ＬＰＤ法でブラックマトリックス１１１０を形成する手法及びこの手法を用いることによる効果は第２の実施例で既に述べた通りであるため、その説明は省略する。
【０１２９】
８．第８の実施例
第８の実施例は、画素電極のパターニング用のレジストを用いて、ＬＰＤ法を利用して保護膜となる絶縁膜を形成する実施例であり、図１２（Ａ）〜（Ｅ）にはその工程断面図が示される。まず図１２（Ａ）で薄膜トランジスタ１２０２及び絶縁膜１２０５を形成した後、図１２（Ｂ）に示すように、コンタクトホールを開口し、画素電極の材料となるＩＴＯ１２１４を全面に形成する。この際、必要であればソース線１２０４の保護膜を形成しておいてもよい。次に図１２（Ｃ）に示すように、画素電極パターニング用のレジストパターン１２０６を形成する。その後、図１２（Ｄ）に示すように、形成されたカラーレジスト１２０６をマスクにしてＩＴＯ１２１４をエッチングし、画素電極１２１２を形成する。次に、画素電極１２１２上のレジストパターン１２０６をマスクにして、ＬＰＤ法により選択的に絶縁膜１２２０を形成する。この絶縁膜１２２０はソース線１２０４の保護膜となるものである。ＬＰＤ法で絶縁膜１２２０を形成する手法及びこの手法を用いることによる効果は第２の実施例で説明したものとほぼ同様であり、絶縁膜１２２０に色素を含ませる必要がない点等が異なる。
【０１３０】
従来例においては、ソース線の保護膜となる絶縁膜を形成する場合、液晶に印加される実効電圧の低下を防止するため、画素電極上部にある絶縁膜を除去する工程が必要であった。一方、ＬＰＤ法は、絶縁膜１２２０を、レジストパターン１２０６のない領域に選択的に形成できるという特徴を有し、本実施例ではこのＬＰＤ法の特徴を用いて絶縁膜１２２０を形成している。従って、画素電極の上部の絶縁膜を除去する工程が不必要となり、これにより工程数を減らすことができ、歩留まりの向上を図れる。またＬＰＤ法を利用することで、絶縁膜の形成を室温程度の低温でできるため、基板として安価なガラス基板を採用できる。またＬＰＤ法を用いることで、薄膜トランジスタの製造で一般的に使用されるシリコン酸化膜により絶縁膜を形成できる。従って製造プロセスに使用される薬品等の選択が容易となる等の利点がある。また、絶縁膜１２２０と薄膜トランジスタを構成する他の絶縁膜とが多層構造となった場合にも、これらは同じ材質で形成されるため応力等により生じるひずみの悪影響を少なくできる等の利点もある。更に、本実施例では、ＬＰＤ法を用いることにより、絶縁膜１２２０がレジストパターン１２０６に対してセルフアラインに形成されるため、開口率の向上を図ることも可能となる。
【０１３１】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【０１３２】
例えば導電性の着色層は少なくとも導電性の機能と着色層の機能とを有しておればよく、第１の実施例等で説明したものに限られるものではない。
【０１３３】
また例えば本発明で利用されるＬＰＤ法は上記実施例で説明したものに限らず、少なくとも、絶縁物質を構成する少なくとも１つの物質を含む化合物の飽和水溶液を過飽和状態にし、前記絶縁物質を析出させる成膜法であればよい。
【０１３４】
また、本発明のアクティブマトリックス型液晶表示装置等の製造方法は、上記実施例で説明した製造方法に限られるものではない。
【０１３５】
また、薄膜トランジスタの構造も上記実施例で説明したものに限らず、アモルファス（非晶質）シリコン薄膜トランジスタにおける逆スガタ型、正スガタ型の構造、ポリ（多結晶）シリコン薄膜トランジスタにおけるプレーナ型、正スガタ型の構造等、種々のものを採用できる。
【０１３６】
本発明によれば、対向基板にカラーフィルタを形成する必要がなくなるため、対向基板の製造コストを低減できると共に薄膜トランジスタ側基板と対向基板との張り合わせ精度マージンを大幅に緩和できる。また画素電極材の形成工程及びそのパターニング工程を省略できるため、コストの低減及び歩留まりの向上を図れる。また液晶へ印加される実効電圧の減少に伴う画質の低下の問題を防止できると共に、開口率を高めることができる。
【０１３７】
また本発明によれば、ブラックマトリックスとなる絶縁膜を低温形成できるため、安価なガラス基板の採用が可能となり製品コストを低減できると共に、加熱温度により、薄膜トランジスタのデバイス特性が劣化するという事態も防止できる。また絶縁膜のエッチング工程を省略でき製品の低コスト化が可能となる。またブラックマトリックスを精度良く形成でき開口率の向上が図れる。またギラツキ・クラック等の問題を解決できるため、表示特性・信頼性を向上できる。
【０１３８】
また本発明によれば、工程が簡易でコストが安価であると共に、開口率等の表示特性が優れた反射型の液晶表示装置を実現できる。
【０１３９】
また本発明によれば、液晶印加実効電圧の低減を有効に防止できるため、表示特性の向上を図れる。また画素電極のパターニングがカラーレジストをマスクにして行われるため、工程数を減少でき、歩留まりの向上を図れると共に製造コストを低減できる。
【０１４０】
また本発明によれば、画素電極の上部の絶縁膜を除去する工程を省略でき、歩留まりの向上を図れる。また安価なガラス基板の採用、薄膜トランジスタのデバイス特性の劣化の防止等が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置の構造の一例を示す図である。
【図２】図２（Ａ）〜（Ｃ）は、導電性の着色層に画素電極を兼用させる第１の実施例の工程断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｄ）は、第１の実施例において薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させた第２の実施例の工程断面図である。
【図４】図４（Ａ）〜（Ｄ）は、導電性着色層とドレイン領域との間に導電層を介在させる第３の実施例の工程断面図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、第３の実施例においてでソース線と同一材料で導電層を形成する場合の工程断面図である。
【図６】第３の実施例の構造を示す平面図である。
【図７】導電層を導電性着色層の周辺部に形成した場合の第３の実施例の構造を示す平面図である。
【図８】図８（Ａ）〜（Ｄ）は、第３の実施例において薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させた第４の実施例の工程断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は、非透光性の画素電極上に導電性着色層を形成し、反射型の液晶表示装置を構成する第５の実施例の工程断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜（Ｅ）は、画素電極上にカラーレジストを形成し、このカラーレジストにより画素電極のパターニングを行う第６の実施例の工程断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）〜（Ｅ）は、第６の実施例において薄膜トランジスタ側基板にブラックマトリックスを内蔵させた第７の実施例の工程断面図である。
【図１２】図１２（Ａ）〜（Ｅ）は画素電極パターニング用のレジストを用いてＬＰＤ法により絶縁膜を形成する第８の実施例の工程断面図である。
【図１３】固形成分比とポットライフの関係を示す図である。
【図１４】図１４（Ａ）〜（Ｃ）は比抵抗と実効値の差との関係を示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）、（Ｂ）は比抵抗と実効値の差との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１４２】
２０１、３０１、４０１、５０１、８０１、９０１、１００１、１１０１、１２０１…薄膜トランジスタ側基板
２０２、３０２、４０２、５０２、８０２、９０２、１００２、１１０２、１２０２…薄膜トランジスタ
２０６〜２０８、３０６〜３０８、４０６〜４０８、５０６〜５０８、８０６〜８０８、１００６〜１００８、１１０６〜１１０８…カラーレジスト
９０６〜９０８…導電性着色層
１２０６…レジストパターン
２０９、３０９、４０９、５０９、８０９、９０９、１００９、１１０９、１２０９…ドレイン領域
３１０、８１０、１１１０…ブラックマトリックス
４１１、５１２、８１２…導電層
１０１４、１１１４、１２１４…ＩＴＯ
９１２、１０１２、１１１２、１２１２…画素電極
２１７、３１７、４１７、５１７、８１７、９１７、１０１７、１１１７…対向基板
２１８、３１８、４１８、５１８、８１８、９１８、１０１８、１１１８…対向電極
２１９、３１９、４１９、５１９、８１９、９１９、１０１９、１１１９…液晶
２２０、４２０、５２０、９２０、１０２０、１１２０、１２２０…絶縁膜
２２１、３２１、４２１、５２１、８２１、９２１、１０２１、１１２１…配向膜
２２２、３２２、４２２、５２２、８２２、９２２、１０２２、１１２２…配向膜
【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】
2004334226.tif 000018
【図１３】
2004334226.tif 000019
【図１４】
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【図１５】
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