(57)【要約】【課題】画素電極の電圧が保持され、画質が悪化することがないアクティブマトリックス基板を提供する。【解決手段】本発明のアクティブマトリクス基板は、基材１１０上で半導体層１５０と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極１２０及びドレイン電極１３０と、前記チャネル領域を制御するゲート電極１４０と、前記ドレイン電極１３０と接続され液晶材料を駆動する画素電極１９０と、を複数有するアクティブマトリクス基板において、複数の前記画素電極１９０の間の空間に配された無機絶縁膜１９５と、前記画素電極１９０とは接触せずに、前記無機絶縁膜１９５と接触するようにして配された遮光膜２００と、を有することを特徴とする。【選択図】      図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、
前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有するアクティブマトリクス基板において、
複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、
前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有することを特徴とするアクティブマトリクス基板。
【請求項２】
前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項３】
前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項４】
前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項５】
複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ以下であることを特徴とする
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板。
【請求項６】
基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、
前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有し、
複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、
前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有するアクティブマトリクス基板の製造方法において、
前記画素電極上にレジスト層を塗布する工程と、
前記レジスト層を露光する工程と、
前記露光されたレジスト層を除去する工程と、
前記画素電極をエッチングする工程と、
除去されずに残留した前記レジスト層上に前記無機絶縁膜を形成する工程と、
前記前記無機絶縁膜上に前記遮光膜を形成する工程と、
残留した前記レジスト層を剥離することで、前記無機絶縁膜と前記遮光膜の一部を除去する工程と、を含むことを特徴とするアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項７】
前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項８】
前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項９】
前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項１０】
複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ以下であることを特徴とする
請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。
【請求項１１】
基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソー
ス電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、
前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有するアクティブマトリクス基板が用いられた液晶表示装置において、
複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、
前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】
前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１４】
前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】
複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ以下であることを特徴とする
請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項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、表示装置における各画素を駆動するアクティブマトリックス基板及びそのようなアクティブマトリックス基板の製造方法、及びアクティブマトリックス基板が用いられる液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には透過型と反射型とがあり、前者は液晶表示装置の背後に照明を必要とするのに対し、後者は不要であり、そのために消費電力が少なくて済むことから、精力的に開発が進められている。
【０００３】
反射型の液晶表示装置においては、データライン、スキャンライン、及びアクティブ素子等の液晶駆動用の画素電極が設置できない部分では液晶が駆動されないため、その周囲ではコントラストが低下する。このため遮光層を設けて液晶を駆動できない部分については見えないようにし、コントラストを上げるようにすることが提案されている。
【０００４】
このような遮光層が設けられた反射型の液晶表示装置としては、例えば、特許文献１（特開平８−１２２７６１号公報）に、基板上にトランジスタをマトリックス状に配列し、該トランジスタのドレイン電極をドレインバスラインに、また、ゲート電極をゲートバスラインに回路接続すると共に、前記基板を透明電極を備えたガラス基板と対向せしめ、両基板間に液晶を介在させてなる液晶表示素子において、該透明電極と対向して該トランジスタ上にマトリックス状に形成されている反射電極の間隙を黒色樹脂で埋めてブラックマトリックスを設けてなることを特徴とする液晶表示素子開示がされている。
【特許文献１】特開平８−１２２７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来技術においては、画素を駆動する電極間に黒色の樹脂材料を埋め込むようにしているが、この樹脂材料の表面抵抗率は必ずしも高くないことから、画素間に漏れ電流が発生し、これにより画素駆動用の電極の電圧が低下して液晶が適切に駆動されなくなるので、表示装置の画質が悪化してしまう、という問題があった。
【０００６】
また、従来技術においては、電極間に埋め込む黒色の樹脂材料は研磨されることで、電極と同じ厚み（通常、およそ２０〜３００nm程度）とされるが、この程度の厚みの黒色樹脂材料では十分な遮光性を得ることができない、という問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は以上のような課題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有するアクティブマトリクス基板において、複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアクティブマトリクス基板において、前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス基板において、前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のアクティブマトリクス基板において、前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板において、複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ
以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有し、複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有するアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記画素電極上にレジスト層を塗布する工程と、前記レジスト層を露光する工程と、前記露光されたレジスト層を除去する工程と、前記画素電極をエッチングする工程と、除去されずに残留した前記レジスト層上に前記無機絶縁膜を形成する工程と、前記前記無機絶縁膜上に前記遮光膜を形成する工程と、残留した前記レジスト層を剥離することで、前記無機絶縁膜と前記遮光膜の一部を除去する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、請求項６に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明は、請求項６又は請求項７に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法において、前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０に係る発明は、請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法において、複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１１に係る発明は、基材上で半導体層と接触するように設けられ、互いに対向しチャネル領域を形成するソース電極及びドレイン電極と、前記チャネル領域を制御するゲート電極と、前記ドレイン電極と接続され液晶材料を駆動する画素電極と、を複数有するアクティブマトリクス基板が用いられた液晶表示装置において、複数の前記画素電極の間の空間に配された無機絶縁膜と、前記画素電極とは接触せずに、前記無機絶縁膜と接触するようにして配された遮光膜と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の液晶表示装置において、前記遮光膜が複数の異なる材料層を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１３に係る発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置において、前記液晶材料がコレステリック液晶であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１４に係る発明は、請求項１１又は請求項１２に記載の液晶表示装置にお
いて、前記液晶材料がネマティック液晶であることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１５に係る発明は、請求項１１乃至請求項１４のいずれか１項に記載の液晶表示装置において、複数の前記画素電極の間に流れる電流が１．１×１０-11Ａ以下で
あることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のアクティブマトリックス基板及び液晶表示装置によれば、複数の画素電極の間の空間には無機絶縁膜が配されており、遮光膜は前記画素電極とは接触せずに前記無機絶縁膜と接触するようにして配されているので、画素電極の電圧が保持されることで、液晶が適正に駆動され、画質が悪化することがない。
【００２３】
また、  本発明のアクティブマトリックス基板及び液晶表示装置によれば、従来の技術に比べて十分な遮光性を得ることが可能となる。
【００２４】
本発明のアクティブマトリックス基板の製造方法によれば、画素電極の電圧が保持されることで、液晶が適正に駆動され画質が悪化することがないアクティブマトリックス基板を容易に製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】アクティブマトリックス基板の積層構造の概略を示す図である。
【図２】アクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。
【図３】従来のアクティブマトリックス基板の積層構造の概略を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図９】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板によって構成される液晶表示装置構成の概要を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板によって構成される液晶表示装置構成の概要を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板における遮光膜周辺の構成を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板によって構成される液晶表示装置構成の概要を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１はアクティブマトリック
ス基板の積層構造の概略を示す図であり、図２はアクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。アクティブマトリックス基板においては図２に示すように複数のトランジスタがマトリックス状に形成されており、個々のトランジスタはデータライン及びスキャンラインからの信号によって独立して駆動されオンオフされるようになっている。個々のトランジスタのオンオフにより、画素電極１９０の電圧値としては、２種類の値をとることが可能となり、この画素電極１９０電圧の変化により、液晶材料の相変化を促すことで描画表示を行う。
【００２７】
図１は上記のように構成されるアクティブマトリックス基板における１つのトランジスタの積層構造を示している。アクティブマトリックス基板を構成するトランジスタに用いられる基材１１０としては、アクティブマトリックス基板の用途等に応じて任意の機能を有する基材１１０を用いることができる。このような基材１１０としては、ガラス基材１１０等の可撓性を有さないリジット基材１１０であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基材１１０であってもよい。本実施形態においては、このようなリジット基材１１０およびフレキシブル基材１１０のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基材１１０を用いることが好ましい。フレキシブル基材１１０を用いることにより、本実施形態の半導体層を、例えばＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌプロセスにより製造することが可能になるため、本実施形態のアクティブマトリックス基板をより生産性の高いものにすることができるからである。ここで、上記フレキシブル基材に用いるプラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。
【００２８】
また、本実施形態に用いられる基材１１０は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。上記複数の層が積層された構成を有する基材１１０としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基材上に、金属材料からなるバリア層が積層された構成を有するものを例示することができる。ここで、上記プラスチック樹脂からなる基材１１０は、本実施形態の薄膜トランジスタ素子を、可撓性を有するフレキシブルなものにできるという利点を有する反面、ソース電極１２０およびドレイン電極１３０を形成する際に表面に損傷を受けやすいという欠点を有することが指摘されている。しかしながら、上記バリア層が積層された基材１１０を用いることにより、上記プラスチック樹脂からなる基材を用いる場合であっても、上記のような欠点を解消することができるという利点がある。
【００２９】
本実施形態に用いられる基材１１０の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。ここで、本実施形態に用いられる基材１１０が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは、各層の厚みの総和を意味するものとする。
【００３０】
次に、上記のような基材１１０の一方の主面上には、主面に対する積層方向に遮光層１１１が設けられる。このような遮光層１１１は、基材１１０を透過して半導体層１５０に入射する光を遮光するものである。
【００３１】
このような遮光層１１１を形成するための材料としては、樹脂、或いは、金属と酸化物の積層体を用いることができる。前記樹脂としては、黒色顔料を含んだ感光性樹脂を用いることができる。遮光層１１１を形成する際には、このような感光性樹脂を用いて、露光及び現像により遮光層１１１のパターニングを行う。また、前記金属と酸化物の積層体としては、例えば、クロムと酸化クロムの積層体を用いることができる。このようなクロムと酸化クロム膜はスパッタリングにより成膜した後、フォトリソグラフィーによって構成することが可能である。また、遮光層１１１の光学特性としてはＯＤ値が２以上、より好ましくはＯＤ値が３以上であることが望ましい。
【００３２】
以上のような遮光層１１１上には、次に平坦化層１１２を形成する。平坦化層１１２に用いる材料としては、平坦化層１１２に所望の絶縁性を付与することができ、透明であり、平坦化層１１２上に半導体層１５０を形成する際に、半導体層１５０の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
【００３３】
また、平坦化層１１２の形成において、印刷法によって形成する場合は、基材１１０上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する。上記印刷法が用いられる場合において、基材１１０上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。
【００３４】
また、遮光層１１１上の平坦化層１１２の厚さとしては、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００３５】
次に、平坦化層１１２の上面部にソース電極１２０及びドレイン電極１３０を形成する。ソース電極１２０及びドレイン電極１３０に用いる導電性材料としては、所望の導電性を有する電極を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属材料と、カーボンペーストなどの遮光性導電有機物、或いはこれら任意の材料の積層体（好ましくはＡｌをＣｒやＴｉでサンドイッチしたもの）を挙げることができる。ソース電極１２０及びドレイン電極１３０の厚さ（積層体を採用する場合は合計厚さ）としては、１０ｎｍから数百ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３６】
次に、積層方向からみて、遮光層１１１に含まれるように設けられる半導体層１５０を構成する。このような半導体層１５０は、ソース電極１２０及びドレイン電極１３０と接触するように設けられ、ソース電極１２０とドレイン電極１３０との間の領域はチャネル領域として機能することとなる。このチャネル領域はゲート電極１４０に印加される電圧によって制御されることで、ソース電極１２０−ドレイン電極１３０間がオンオフされる。
【００３７】
本実施形態の半導体層１５０に用いられる有機半導体材料としては、本実施形態の薄膜トランジスタ素子の用途等に応じて、所望の半導体特性を備える半導体層１５０を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本実施形態においては、ペンタセンまたはポリ
チオフェン類を好適に用いることができる。
【００３８】
また、本実施形態に用いられる半導体層１５０の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える半導体層１５０を形成できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本実施形態においてはチャネル領域上に形成された半導体層１５０の厚みが、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、なかでも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３９】
なお、本実施形態においては、半導体材料として有機半導体を例に挙げて説明したが、本発明に係る薄膜トランジスタに用いる半導体層は有機半導体材料からなる半導体層でなくても良い。印刷可能な塗布型無機半導体としては、酸化亜鉛、アモルファス構造のＩｎとＧａとＺｎを含む酸化物、微結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉなどがあり、これら無機半導体材料も用いることが可能である。
【００４０】
半導体層１５０、ソース電極１２０、ドレイン電極１３０の上部においてはゲート絶縁層１６０が設けられる。このようなゲート絶縁層１６０に用いる絶縁材料としては、ゲート絶縁層１６０に所望の絶縁性を付与することができ、半導体層１５０上にゲート絶縁層１６０を形成する際に、上記半導体層１５０の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
【００４１】
本実施形態に用いられるゲート絶縁層１６０の厚みは、ゲート絶縁層１６０を構成する絶縁性樹脂材料の種類等に応じて、ゲート絶縁層１６０に所望の絶縁性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。半導体層１５０上に形成されるゲート絶縁層１６０の厚みは、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４２】
次に、ゲート絶縁層１６０上にゲート電極１４０を形成する。このようなゲート絶縁層１６０は、積層方向からみて半導体層１５０を含むように設ける。ゲート電極１４０に用いる導電性材料としては、所望の導電性を有する電極を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属材料と、カーボンペーストなどの遮光性導電有機物、或いはこれら任意の材料の積層体（好ましくはＡｌをＣｒやＴｉでサンドイッチしたもの）を挙げることができる。ソース電極１２０及びドレイン電極１３０の厚さ（積層体を採用する場合は合計厚さ）としては、１０ｎｍから数百ｎｍの範囲内であることが好ましい。また、光学特性としては、ＯＤ値が１以上、より好ましくはＯＤ値が２以上であればよい。
【００４３】
アクティブマトリックス基板においては、図２に示すように、上記のように構成されるトランジスタが各画素電極１９０を制御するために、複数のスキャンライン及び複数のデータラインによりなる格子点に形成されている。各格子点のトランジスタにおいては、ゲート電極１４０がスキャンラインと導通接続され、ソース電極１２０がデータラインと導通接続される。また、ドレイン電極１４０は画素電極１９０と導通接続されるようになっている。図１の積層構造は、層間絶縁層１７０を設け、この層間絶縁層１７０とゲート絶縁層１６０を介して、画素電極１９０とドレイン電極１３０とを導通させるビアホール導通部１８０が設けられた構成となっている。
【００４４】
層間絶縁層１７０に用いる絶縁材料としては、所望の絶縁性を付与することができるも
のであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。また、層間絶縁層１７０を形成する方法としては、例えば、印刷法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。
【００４５】
画素電極１９０に用いる導電性材料としては、所望の導電性を有する電極を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯなどの透明導電膜材料、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属材料と、カーボンペーストなどの遮光性導電有機物、或いはこれら任意の材料の積層体（好ましくはＡｌをＣｒやＴｉでサンドイッチしたもの）を挙げることができる。画素電極１９０の厚さとしては、１０ｎｍから数μｍの範囲内であることが好ましい。
【００４６】
ここで、従来技術に係るアクティブマトリックス基板の問題点についてあらためてみてみる。図３は従来のアクティブマトリックス基板の積層構造の概略を示す図である。従来技術に係るアクティブマトリックス基板においては、図１のＧで示される画素電極１９０同士の間を遮光するために、樹脂材料からなる遮光膜２００を設けるようにしていた。
【００４７】
しかしながら、樹脂材料からなる遮光膜２００の表面抵抗率は必ずしも高くないことから、画素電極１９０同士の間に漏れ電流が発生し、これにより画素電極１９０の電圧が低下して液晶材料が適切に駆動されなくなるので、表示装置の画質が悪化してしまう、という問題があった。
【００４８】
そこで、本発明に係るアクティブマトリックス基板においては、以下に説明する方法によって遮光膜２００を形成することで、画素電極１９０同士の間の漏れ電流を抑制するようにしている。図４は本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の製造工程を説明する図である。以下、アクティブマトリックス基板一面に画素電極１９０が設けられた図４に示す状態からの製造工程について詳しく説明する。
【００４９】
図５に示す工程においては、まず画素電極１９０上にレジスト層１９１を塗布し、露光によりパターニングを行う。
【００５０】
本実施例では、ナフトキノンジアジド誘導体、ノボラック樹脂誘導体、塩基性アミンを含有したポジ型フォトレジストを用いた際のレジストパターニング方法を用いる。なお、ポジ型フォトレジストは、露光により酸発生する箇所が現像にて除去される性質を有する。
【００５１】
はじめに、画素電極１９０上にスピンコートなどの手法を用いてフォトレジストを塗布し、加熱によるベークを施して不要な有機溶剤成分を除去し、レジスト層１９１を形成する。
【００５２】
次に、フォトマスク１９３をもちいて、レジスト層１９１の露光を実施する。レジスト層１９１の露光部においては、酸（Ｈ+）発生反応が生じる。
【００５３】
続いて、露光後に水酸化テトラメチルアンモニウム溶液などのアルカリ現像液に浸漬させることで、レジスト層１９１の露光部におけるレジストが除去されて、図６に示すような状態とする。次に、図６に示す工程においては、画素電極１９０におけるレジスト層１９１が形成されていない部分をエッチングにより除去する。
【００５４】
なお、エッチングにはアクティブマトリックス基板をエッチング液に漬けるウエットエッチング方式、又はエッチングガス中にアクティブマトリックス基板を配し、イオンなどを利用することでエッチングするドライエッチング方式のいずれの方法を用いることができる。ウエットエッチング方式においては、例えば、画素電極１９０にＡｌを用いた場合には、エッチング液としてリン酸を、画素電極１９０にＣｕを用いた場合、エッチング液として塩化第二鉄を利用する。また、ドライエッチング方式に用いるエッチングガスとしては、四塩化炭素、三塩化ホウ素、四塩化ケイ素、三塩化リンなどを用いることができる。
【００５５】
次の図８に示す工程においては、画素電極１９０とレジスト層１９１の上に無機絶縁膜１９５を形成する。アクティブマトリックス基板の上に形成する無機絶縁膜１９５としては、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＳｉＯＦなどを用いることができる。例えば、ＳｉＯ2による無機絶縁膜１９５を形成する場合においては、ＳｉＨ4とＯ2とを原料ガスとしてＣＶＤ法によりＳｉＯ2膜を形成することができるし、また、シリコン化合物薬液の成分を有する塗
布液を塗布することによりＳｉＯ2膜を形成する塗布法を用いることができる。
【００５６】
次に、無機絶縁膜１９５の上に、遮光膜２００を形成する。この遮光膜２００には、Ｃｒの酸化膜や窒化膜に加えて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔａ等の合金や、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属を用いることができる。このような遮光膜２００は、スパッタリングにより成膜される。また、スパッタリング時に使用されるアルゴン、窒素、酸素ガス、二酸化炭素などのガスの流量比を変えることで、性質の異なる所望の膜を得ることができる。
【００５７】
なお、遮光膜２００は、上記に列記した材料を単独で塗膜することで形成することができるし、また、上記に列記した材料として複数の異なる材料を用い、それぞれの材料を層状に塗膜することでも形成することができる
次に、上記のように無機絶縁膜１９５と遮光膜２００とが形成されたアクティブマトリックス基板に対して、レジスト層１９１のリフトオフを実施し、図９に示す状態とする。遮光膜２００の成膜後に、アクティブマトリックス基板をレジスト剥離液に浸漬し、超音波印加によってレジスト剥離を実施する。レジストの剥離液としては、メチルピロリドンなどのアミン類の混合液や、アセトンなどの有機溶剤を用いることができる。超音波の印加によってキャビティ効果が生じ、レジスト層１９１の側面の無機絶縁膜１９５と遮光膜２００とが薄く成膜されている箇所にて優先的に無機絶縁膜１９５と遮光膜２００の剥離が発生する。この剥離箇所から剥離液が浸入してレジスト層１９１が溶解することにより、レジスト層１９１のリフトオフが完了する。図９の円に囲まれた部分は、リフトオフ後の無機絶縁膜１９５と遮光膜２００の近傍を拡大して示すものである。図９の円内に示すように、リフトオフによりレジスト層１９１の側面に成膜されていた無機絶縁膜１９５と遮光膜２００とが除去されて、画素電極１９０同士の間に形成されていた無機絶縁膜１９５と遮光膜２００とが残存する。
【００５８】
従来技術においては、画素電極の間に埋め込む黒色樹脂材料は画素電極と同じ厚みとされるが、この程度の厚みの黒色樹脂材料では十分な遮光性を得ることができない、という問題があった。これに対して、本実施形態に係るアクティブマトリックス基板においては、前記のような金属無機材料からなる遮光膜２００を用いているので、従来の技術に比べて十分な遮光性を得ることが可能となる。なお、金属無機材料からなる遮光膜２００を用いて反射光を抑制する場合には、黒色樹脂材料を用いた場合に比べ、半分以下の厚みで可能となる。
【００５９】
図１０は本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。図１０に示すように、リフトオフによって得られたアクティブマトリックス基板においては、画素電極１９０同士の間には無機絶縁膜１９５と遮光膜２００とが形成された状態となる。このように、データラインおよびスキャンラインからの反射光を抑制し、かつ液晶が駆動されない部分で遮光膜２００が形成されることで、コントラストの低下を防止することができる。
【００６０】
また、本発明においては、上記のようなリフトオフ法でアクティブマトリックス基板が形成されており、画素電極１９０の間の空間には無機絶縁膜１９５が配された状態とされ、さらに遮光膜２００は、画素電極１９０とは接触せずに、無機絶縁膜１９５と接触するようにして配された状態となる。遮光膜２００に用いられる材料は必ずしも表面抵抗率が低くはないが、図９に示すように、遮光膜２００は絶縁性が高い無機絶縁膜１９５の中に浮かぶような構造となっており、画素電極１９０と遮光膜２００との間には距離ｄ分の絶縁性が高い無機絶縁膜１９５が配された構造となる。以上のような構造である本発明に係るアクティブマトリックス基板によれば、画素電極１９０からの漏れ電流は抑制され、画素電極１９０の電圧が保持されることで、液晶が適正に駆動される。そして、このようなアクティブマトリックス基板に基づいて製造される液晶表示装置の画質が劣化することがない。
【００６１】
次に、以上のように構成されるアクティブマトリックス基板による液晶表示装置について説明する。図１１及び図１２は本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板によって構成される液晶表示装置構成の概要を示す図であり、液晶材料２４０としてコレステリック液晶が用いられる例で説明するが、液晶材料２４０としてはこのほかにネマティック液晶なども用いることができる。
【００６２】
本実施形態に係る液晶表示装置においては、アクティブマトリックス基板と、これに対向する透明電極２５０との間に、液晶材料２４０としてコレステリック液晶を挟み込むようにして設けている。また、基材１１０の下面側には、光を吸収する吸収層２６０が設けられる。
【００６３】
コレステリック液晶は、トランジスタの動作により画素電極１９０が第１の電圧とされているときには、図１１に示すように透明電極２５０を通過する光を反射する。一方、トランジスタの動作により画素電極１９０が第２の電圧とされると、透明電極２５０から通過する光をそのまま透過させるように機能する。本実施形態に係る液晶表示装置においては、各画素でこのような２態をとることにより、表示装置全体として描画表示を行うものである。
【００６４】
次に、本実施形態に係るアクティブマトリックス基板において許容し得る漏れ電流量について検討する。
【００６５】
本発明に係るアクティブマトリックス基板が用いられる液晶表示装置において、画素電極１９０が駆動されることによって生じる画素電極１９０における電荷変化量ΔＱは、画素電極１９０の画素容量をＣ、画素電極１９０の電圧変化量をΔＶとすると、下式（１）のように表すことができる。
ΔＱ＝Ｃ×ΔＶ      （１）
またΔＱは、フレーム時間に流れる電荷量に等しいため、画素電極１９０間の漏れ電流をＩ、フレーム時間をＴｆとすると、下式（２）が成立する。
Ｃ×ΔＶ  ＝  Ｉ×Ｔｆ        （２）
したがって、許容し得る漏れ電流Ｉは下式（３）によって計算することができる。
Ｉ＝Ｃ×ΔＶ／Ｔｆ        （３）
一般的な液晶表示装置においては、画素容量は０．２ｐＦ、フレーム時間Ｔｆは１／６０ｓｅｃ（６０Ｈｚで駆動するのが一般的）であり、電圧変化量ΔＶが大きくなると漏れ電流も大きくなることがわかる。漏れ電流が大きくなると、電圧保持率が低下しコントラスト低下につながってしまう。そのため電圧保持率は高いほどよい。駆動電圧を３Ｖ、電圧保持率を７０％とすると（３）式から、許容し得る漏れ電流は、
Ｉ＝２×１０-13×（３×０．３）×６０＝１．１×１０-11  ［Ａ］
である。本発明に係るアクティブマトリックス基板では、画素電極１９０の間の空間には無機絶縁膜１９５が配された状態とされ、さらに遮光膜２００は、画素電極１９０とは接触せずに、無機絶縁膜１９５と接触するようにして配された状態となっており、漏れ電流が１．１×１０-11  以下であることを確認した。
【００６６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。先の実施形態においては、遮光膜２００としては一層のものを用いたが、本実施形態においては遮光膜として、複数の異なる材料層のものを利用することを特徴としている。図１３は本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板における遮光膜周辺の構成を示す図である。図１３に示す実施形態においては、遮光膜として、第１遮光膜２１０と、この第１遮光膜２１０に用いられる材料とは異なる材料によりなる第２遮光膜２２０とからなるものが形成されていることを特徴としている。
【００６７】
第１遮光膜２１０及び第２遮光膜２２０を形成するために用いられる材料としては、Ｃｒの酸化膜や窒化膜に加えて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔａ等の合金や、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属が用いられるが、第１遮光膜２１０と第２遮光膜２２０は１種類以上の材料を用いる。光の吸収特性は材料によって異なる。このため、第１の光吸収特性を有する材料を用いた第１遮光膜２１０と、第２の光吸収特性を有する材料を用いた第２遮光膜２２０とを組み合わせることで、多層薄膜間で光干渉することで反射光を抑制することができる。
【００６８】
第１遮光膜２１０及び第２遮光膜２２０を形成するために用いられる材料としては、Ｃｒの酸化膜や窒化膜に加えて、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｗ、Ｎｉ−Ｔａ、Ｆｅ−Ｍｏ、Ｆｅ−Ｗ、Ｆｅ−Ｎｂ、Ｎｉ−Ｍｏ−Ｔａ等の合金や、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｎｂ等の金属が用いられるが、第１遮光膜２１０と第２遮光膜２２０とでは異なる材料が用いられる必要がある。光の吸収特性は材料によって異なる。このため、第１の光吸収特性を有する材料を用いた第１遮光膜２１０と、第２の光吸収特性を有する材料を用いた第２遮光膜２２０とを組み合わせることで、遮光膜全体の光の吸収特性をブロードなものにして、遮光効果を向上させることが可能となる。
【００６９】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１４は本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板の構成を示す概略平面図である。本実施形態においては、データライン及びスキャンラインからなる格子と、遮光膜２００の格子とが積層方向からみてずれていることを特徴としている。このようなずれは意図的に設けられることもあれば、製造上不可避的に設けられてしまうこともあり、本実施形態はいずれの場合も内包するものである。
【００７０】
このような実施形態の効果について図１５を参照して説明する。図１５は本発明の他の実施形態に係るアクティブマトリックス基板によって構成される液晶表示装置構成の概要を示す図であり、トランジスタの動作により画素電極１９０が第２の電圧とされ、透明電極２５０から通過する光をそのまま透過させる状態を示すものである。
【００７１】
本実施形態においては、液晶表示装置に入射する入射光Ａ乃至Ｄのうち、例えばＡに示すような入射光については、スキャンラインと接続されたり、或いはスキャンラインと共用されたりしているゲート電極１４０に反射して、表示画像のちらつきの原因となる。しかしながら、図１５にも示すように、ゲート電極１４０で反射された入射光Ａは、遮光膜２００により遮光されることとなる。このように本実施形態によれば、ゲート電極１４０などの金属配線からの反射を抑制することが可能となる。同様にデータラインからの反射光も遮光膜２００により抑制させることができる。
【００７２】
なお、本発明の実施形態に係るアクティブマトリックス基板として、トップゲート・ボトムコンタクト構造に基づいて説明したが、本発明はこのような構造に限らず、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造、トップゲート・トップコンタクト構造、トップゲート・ボトムコンタクト構造、あるいは、コプレーナ構造などのいずれの構造も採用することが可能である。
【００７３】
以上、本発明のアクティブマトリックス基板及び液晶表示装置によれば、複数の画素電極の間の空間には無機絶縁膜が配されており、遮光膜は前記画素電極とは接触せずに前記無機絶縁膜と接触するようにして配されているので、画素電極の電圧が保持されることで、液晶が適正に駆動され、画質が悪化することがない。
【００７４】
また、本発明のアクティブマトリックス基板の製造方法によれば、画素電極の電圧が保持されることで、液晶が適正に駆動され画質が悪化することがないアクティブマトリックス基板を容易に製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００７５】
１１０・・・基材
１１１・・・遮光層
１１２・・・平坦化層
１２０・・・ソース電極
１３０・・・ドレイン電極
１４０・・・ゲート電極
１５０・・・半導体層
１６０・・・ゲート絶縁層
１７０・・・層間絶縁層
１８０・・・ビアホール導通部
１９０・・・画素電極
１９１・・・レジスト層
１９３・・・フォトマスク
１９５・・・無機絶縁膜
２００・・・遮光膜
２１０・・・第１遮光膜
２２０・・・第２遮光膜
２４０・・・液晶材料
２５０・・・透明電極
２６０・・・吸収層
【図１】
2012242439.tif 000003
【図２】
2012242439.tif 000004
【図３】
2012242439.tif 000005
【図４】
2012242439.tif 000006
【図５】
2012242439.tif 000007
【図６】
2012242439.tif 000008
【図７】
2012242439.tif 000009
【図８】
2012242439.tif 000010
【図９】
2012242439.tif 000011
【図１０】
2012242439.tif 000012
【図１１】
2012242439.tif 000013
【図１２】
2012242439.tif 000014
【図１３】
2012242439.tif 000015
【図１４】
2012242439.tif 000016
【図１５】
2012242439.tif 000017