(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリクス状に配列した画素電極と、
前記画素電極を駆動するスイッチング素子と、
前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成した絶縁膜と、
前記画素電極と前記スイッチング素子とを接続するもので前記絶縁膜に形成したコンタクトホールと、
前記画素電極に整合配置するカラーフィルタが形成された駆動基板と、
前記駆動基板に対向して配置された対向基板と、
前記駆動基板と前記対向基板との間に挟持された液晶と
を有するカラー表示装置において、
前記カラーフィルタの平面上の間隙領域に、前記コンタクトホールを回避してダミーカラーフィルタを形成すること
を特徴とするカラー表示装置。
【請求項２】
前記絶縁膜は、第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜との間に前記スイッチング素子上に形成された導電性薄膜を含むものであり、
前記絶縁膜と前記画素電極との間に、有機透明材料からなる平坦化膜が形成されている
を特徴とする請求項１に記載のカラー表示装置。
【請求項３】
前記絶縁膜上に、ブラックマスクを兼ねる遮光膜が形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
【請求項４】
前記カラーフィルタは顔料を分散させた有機感光材料からなる
ことを特徴とする請求項１記載のカラー表示装置。
【請求項５】
マトリクス状に配列した画素電極と、
前記画素電極を駆動するスイッチング素子と、
前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成した絶縁膜と、
前記画素電極と前記スイッチング素子とを接続するもので前記絶縁膜に形成したコンタクトホールと、
前記画素電極に整合配置するカラーフィルタが形成された駆動基板と、
前記駆動基板に対向して配置された対向基板と、
前記駆動基板と前記対向基板との間に挟持された液晶とを有するカラー表示装置において、
前記カラーフィルタの平面形状を、隣接する前記カラーフィルタの間隙を埋めるように、かつ前記コンタクトホールを回避するように迫り出した凹形状および凸形状の何れか一方の形状により形成すること
を特徴とするカラー表示装置。
【請求項６】
前記絶縁膜は、第１層間絶縁膜と第２層間絶縁膜との間に前記スイッチング素子上に形成された導電性薄膜を含むものであり、
前記絶縁膜と前記画素電極との間に、有機透明材料からなる平坦化膜が形成されている
を特徴とする請求項５に記載のカラー表示装置。
【請求項７】
前記絶縁膜上に、ブラックマスクを兼ねる遮光膜が形成されている
ことを特徴とする請求項５記載のカラー表示装置。
【請求項８】
前記カラーフィルタは顔料を分散させた有機感光材料からなる
ことを特徴とする請求項５記載のカラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置などのカラー表示装置に関し、さらに詳しくは、駆動基板上にカラーフィルタを形成したオンチップカラーフィルタ構造のカラーフィルタのパターン形状の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜トランジスタを画素電極駆動用のスイッチング素子として用いるカラー液晶表示装置は近年その開発が活発に行われている。この種のカラー液晶表示装置としては、例えば図５に示すような構成が知られている。この従来例では、ガラスや石英(Quartz)等からなる駆動基板２０の上に画素電極１を駆動するための薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以下、単に「ＴＦＴ」と記す）が集積形成されている。ＴＦＴはチャネル層の半導体薄膜２を素子領域とし、ゲート絶縁膜を介してゲート電極３がパターニング形成されている。半導体薄膜２にはソース領域Ｓとドレイン領域Ｄが設けられている。
【０００３】
かかる構成のＴＦＴは第１層間絶縁膜４により被覆され、その上には所定の形状にパターニングされた信号線側のソース電極６が設けられ、ソース電極６は第２層間絶縁膜５により被覆されている。第２層間絶縁膜５上には画素電極１側のドレイン電極を兼ねる遮光膜７が設けられている。画素電極１は第１層間絶縁膜４および第２層間絶縁膜５に開口したコンタクトホールＣＯＮを介してドレイン領域Ｄに電気接続している。
【０００４】
その上には、各画素電極１をＲ、Ｇ、Ｂ三原色に着色するためのカラーフィルタ８、９、１０がそれぞれ形成されている。カラーフィルタ８、９、１０は細分化されており、個々の画素電極１と第２層間絶縁膜５の間に介在している。カラーフィルタ８、９、１０上には必要に応じて平坦化膜１１が形成されている。
【０００５】
このように、カラーフィルタ８、９、１０は駆動基板２０上に直接形成されており、所謂オンチップカラーフィルタ構造を形成している。この駆動基板２０に対して所定の間隙を介して対向基板１２が接合している。対向基板１２の内表面には対向電極１３が形成され、両基板の間には液晶１４が挟持されている。
【０００６】
オンチップカラーフィルタの構造は、対向基板１２にカラーフィルタを形成した構造に比べて種々の利点を有している。例えば、カラーフィルタ８、９、１０が画素電極１と重なっているため両者間に視差が生ぜず、画素部の開口率を大きくとれる。また、画素電極１とカラーフィルタ８、９、１０のアライメント誤差が殆どなくなるので、画素部が微細化しても高開口率を維持できるなどである。
【０００７】
図６は、図５に示したオンチップカラーフィルタ構造の模式的な平面図である。図６に示されるようなカラーフィルタ９（一例として）は、遮光部１５に跨がる開口部１６を含み、ＴＦＴと画素電極１とのコンタクトホールＣＯＮ（図５参照）に至る領域に形成されている。
一般に、カラーフィルタは顔料を分散した有機感光材料からなるカラーレジストを用いて形成されている。このカラーレジストはある程度の粒径を有する顔料が分散されているため、解像度に不安があり微小なコンタクトホールＣＯＮを精密にエッチングすることは困難である。すなわち、コンタクトホールＣＯＮ内にカラーレジストの残渣が残り、接触不良となる虞れがある。
【０００８】
このような問題を解決するため、コンタクトホールＣＯＮを避けてカラーフィルタを形成する方法が本発明者らによって開発され、特開平８−１７９３７６号公報に開示している。図７に先願例を再掲して説明するならば、前述のように形成された第２層間絶縁膜５上にはＲ、Ｇ、Ｂ三原色が着色するためのカラーフィルタ８、９、１０が形成されている。このカラーフィルタ８、９、１０は細分化されており、第１層間絶縁膜４および第２層間絶縁膜５に開口したコンタクトホールＣＯＮを避けて形成されている。カラーフィルタ８、９、１０上には必要に応じて平坦化膜１１が形成されている。この駆動基板２０に対して所定の間隙を介して対向基板１２が接合している。対向基板１２の内表面には対向電極１３が形成され、両基板の間には液晶１４が挟持されている。
【０００９】
図８は、図７に示したオンチップカラーフィルタ構造の模式的な平面図である。図８に示されるようなカラーフィルタ９（一例として）は、個々の画素開口部１６に整合してコンタクトホールＣＯＮを避けるようにして形成されている。これにより、コンタクトホールＣＯＮ内にカラーレジストの残渣が残って接触不良となる心配はなくなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７に示されるオンチップカラーフィルタ構造のカラーフィルタはＴＦＴ部に比べて高く形成されているため、図８の平面図に示されるカラーフィルタ間の隙間Ａが広くなる先願例のような構成では、カラーフィルタと隙間Ａとの間に段差が生じることになる。つまり、駆動基板の表面上に凹凸が形成されるようになり、このような凹凸はその後の平坦化膜を施したとしても十分な平坦性を得ることは難しい。駆動基板上に断面方向の段差が生じると、これが液晶の配向乱れやリバースチルトドメイン等を引き起こす原因となり、画質の劣化を招く可能性があった。
【００１１】
本発明はかかる観点に鑑みてなされたもので、その課題は、駆動基板上にカラーフィルタを形成したオンチップカラーフィルタ構造の表示装置において、特に、カラーフィルタが画素開口部に整合して形成されるオンチップカラーフィルタのパターン形状を改良して駆動基板表面上の凹凸を解消し、液晶の配向性に優れたカラー表示装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の課題を解決するために以下の手段を講じた。すなわち、請求項１に記載の第１の発明のカラー表示装置は、マトリクス状に配列した画素電極と、
画素電極を駆動するスイッチング素子（ＴＦＴ等〉と、
前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成した絶縁膜と、
画素電極とスイッチング素子とを接続するコンタクトホールと、
画素電極に整合配置するカラーフィルタが形成された駆動基板と、
前記駆動基板に対向して配置された対向基板と、
前記駆動基板と前記対向基板との間に挟持された液晶とを有する、所謂オンチップカラーフィルタ構造のカラー表示装置において、
カラーフィルタの平面上で互いに隣り合うカラーフィルタ間の間隙を埋める領域に、コンタクトホールを避ける（またはコンタクトホールＣＯＮを中心とするロの字状でも良い）ようにダミーカラーフィルタを形成することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５に記載の第２の発明のカラー表示装置は、マトリクス状に配列した画素電極と、
画素電極を駆動するスイッチング素子と、
前記画素電極と前記スイッチング素子との間に形成した絶縁膜と、
画素電極とスイッチング素子とを接続するコンタクトホールと、
画素電極に整合配置するカラーフィルタが形成された駆動基板と、
前記駆動基板に対向して配置された対向基板と、
前記駆動基板と前記対向基板との間に挟持された液晶とを有するカラー表示装置において、
カラーフィルタの平面形状を、平面上で互いに隣り合うカラーフィルタ間の間隙を埋める領域まで、コンタクトホールを避けるように両端が迫り出した凹形状、またはコンタクトホールを避けるように先端が迫り出した凸形状により形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明のカラー表示装置では、所謂オンチップカラーフィルタ構造のカラーフィルタを、平面上で互いに隣り合うカラーフィルタ間の間隙、すなわち画素開口部間の間隙にもダミーカラーフィルタを配置する、または画素開口部の間隙に迫り出すように、かつコンタクトホールを避けて配置するようにした。これにより、カラーフィルタが形成される駆動基板表面の段差が解消されて液晶の配向性に優れた駆動基板構造が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態につき添付図面を参照して説明する。
【００１６】
実施の形態例１
図１を参照して本発明のカラー表示装置の実施の形態例１の詳細につき、工程順に説明する。図１は実施の形態例１のカラー表示装置の模式的な断面図である。なお、従来技術で記載した事項と共通する部分には以降も同一参照符号を付すものとし、重複する部分の説明を一部省略する。
【００１７】
先ず、ガラス等からなる駆動基板２０の上にＴＦＴを形成する半導体薄膜２を、例えば多結晶シリコンを５０〜１５０ｎｍの厚みで成膜する。必要ならばＳｉ＋イオンを打ち込み非結晶化した後６００℃程度で加熱処理、あるいはエキシマレーザ等でアニールして大粒子化を図る。この半導体薄膜２を所定の形状にパターニングし、熱酸化法あるいはＬＰＣＶＤ法等の手段を用いてゲート絶縁膜を１０〜１００ｎｍの厚みで成膜する。
【００１８】
次いで、ゲート電極３となる多結晶シリコンあるいはＭｏＳｉ、ＷＳｉ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ／Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｃｒ等の金属を形成してパターニングする。なお、ゲート電極３として多結晶シリコンを用いた場合は低抵抗化を図るためにＰ＋イオン等を熱拡散する工程が入ることがある。その後、ゲート電極３をマスクとしてイオン打ち込み法あるいはイオンドーピング法等により不純物イオンを打ち込み、ソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄを形成する。
【００１９】
続いて、ＰＳＧ、ＮＳＧ等で４００〜８００ｎｍの厚みで常圧ＣＶＤ法により成膜して第１層間絶縁膜４とする。これにソース領域Ｓおよびドレイン領域Ｄに連通するコンタクトホールを開口する。次いで、Ａｌ等の導電性薄膜をスパッタ等により３００〜７００ｎｍの厚みで成膜する。これを所定の形状にパターニングし、ソース電極６に加工する。この上に、例えばＰＳＧ等を常圧ＣＶＤ法により３００〜７００ｎｍの厚みで成膜し第２層間絶縁膜５とする。
【００２０】
その後、画素電極１と電気接続をとるためのコンタクトホールＣＯＮを第１層間絶縁膜４、第２層間絶縁膜５に開口する。この上に、ブラックマスクを兼ねる遮光膜７となる金属薄膜、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ、ＴｉＮｘ、またはこれらの金属のシリサイド等をスパッタ等の方法で５０〜１０００ｎｍ程度の厚みで成膜し、所定の形状にパターニングする。
【００２１】
この遮光膜７上に、顔料を分散した有機感光材料、例えば日産化学製ＰＩＣ、新日鉄化学製Ｖ−２５９−Ｒ、Ｇ、Ｂ（何れも商品名）等からなるカラーレジストを０．５〜３．０μｍ程度で塗布し、カラーフィルタ８（Ｒ）、９（Ｇ）、１０（Ｂ）、およびダミーカラーフィルタ１００の各セグメントを形成する。この工程は、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に異なったカラーレジストを用い、合計３回の露光、現像、焼成工程を経て形成する。なお、ダミーカラーフィルタ１００は染料を溶解した感光材料を使用しても良い。また、このダミーカラーフィルタ１００はＲ、Ｇ、Ｂの何れのカラーレジストを用いて行っても良い。
【００２２】
このカラーフィルタ上に、有機透明材料、例えば東京応化製ＯＦＰＲ８６００、新日鉄化学製Ｖ−２５９ＰＡ（商品名）等からなる平坦化膜１１をスピンコートし、１．０〜３．０μｍ程度の膜厚で塗布形成する。この上に、画素電極１とのコンタクトを図るコンタクトホールを開口し、画素電極１となる透明導電膜をＩＴＯ(Indium-Tin Oxide)等を５０〜２００ｎｍでスパッタリング処理により成膜して画素パターンにパターニングする。そして、ポリイミド等の配向膜を塗布してラビング処理後、同様に処理された対向基板１２との間に液晶１４を注入／封止して本発明のカラー表示装置が完成される。
【００２３】
図２は、図１に示した実施の形態例１のカラー表示装置の模式的な平面図である。すなわち、図２に示されるような本発明のカラーフィルタは、通常のカラーフィルタ９（一例として）が個々の画素開口部に整合して形成されるとともに、本発明の特徴事項として、上下方向のカラーフィルタ間の間隙Ａを埋めるように、かつコンタクトホールＣＯＮを避けるようにしてダミーカラーフィルタ１００を形成する。なお、このダミーカラーフィルタ１００は、コンタクトホールＣＯＮに跨がる（例えばコンタクトホールＣＯＮを中心とするロの字状）ように形成しても良い。これにより、コンタクトホールの接触不良がなく、かつカラーフィルタ間と画素電極１との間の凹凸が平坦化されて液晶の配向性に優れた駆動基板２０構造が得られる。
【００２４】
実施の形態例２
次に、本発明のカラー表示装置を実施の形態例２を説明する。本実施の形態例は、実施の形態例１のダミーカラーフィルタに変えて、迫り出し構造のカラーフィルタを採用した例であり、これを図３を参照して説明する。図３は実施の形態例２のカラー表示装置の模式的な平面図である。
【００２５】
図３に示すような本発明のカラーフィルタ１０１は、個々の画素開口部１６上に形成されるとともに、その特徴事項として、上下方向のカラーフィルタ間の間隙を埋めるように、かつコンタクトホールＣＯＮを避けるように迫り出した凹形状により形成される。これにより、上下間のカラーフィルタ間に間隙が発生することがなくなり、駆動基板２０の凹凸が解消されるとともに、液晶の配向乱れのない良質の画質が得られるカラー表示装置を提供できる。以降の説明は実施の形態例１と同様であり、重複するため省略する。
【００２６】
実施の形態例３
本実施の形態例は、本発明をデルタ配列のカラー表示装置に適応した例であり、これを図４を参照して説明する。図４は実施の形態例３のカラー表示装置の模式的な平面図であり、（ａ）は凹形状カラーフィルタ形成例、（ｂ）は凸形状カラーフィルタ形成例を示す。
【００２７】
図４（ａ）に示すような本発明のカラーフィルタ１０１は、デルタ配列された個々の画素開口部１６上に形成されるとともに、同様にデルタ配列されたコンタクトホールＣＯＮを避けるように迫り出した凹形状のカラーフィルタによって、従来、問題となされていたカラーフィルタ間の間隙を埋めるように形成されている。
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すような本発明のカラーフィルタ１０２は、デルタ配列された個々の画素開口部１６上に形成されるとともに、同様にデルタ配列されたコンタクトホールＣＯＮを避けるように下方に迫り出した凸形状のカラーフィルタにより、従来のカラーフィルタ間の間隙を埋めるように形成されている。
図４（ａ）、（ｂ）におけるカラーフィルタ１０１、１０２の形成後は、前述の平坦化膜１１（図１参照）を形成（必須ではない）後に画素電極１を形成して構成される。これにより、駆動基板２０の凹凸が平坦化され、良質の画質が得られるカラー表示装置を提供できる。以降の説明は重複するため省略する。
【００２９】
本発明は前記実施の形態例に限定されず、種々の実施形態を採ることができる。例えば、本発明のカラーフィルタの平面形状は凹形状や凸形状に限ることなく、如何なる形状にも発展できる。また、本発明はストライプ配列やデルタ配列などの配列方式や駆動形態に何ら限定されることなく、様々な形態に発展できることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のカラー表示装置によれば、オンチップカラーフィルタ構造の表示装置におけるカラーフィルタの平面形状を、開口部以外にもダミーカラーフィルタとして配置する、若しくは開口部以外の場所に迫り出すように配置するようにした。これにより、駆動基板の断面方向の表面上の凹凸が解消されるとともに、液晶の配向乱れのない良好な画質が得られるカラー表示装置を提供できる。勿論、オンチップカラーフィルタ構造では、画素部の開口率を大きくとれ、また画素電極とカラーフィルタのアライメント誤差が殆どなくなるので、画素部が微細化しても高開口率を保持できるようになり、アクティブマトリクス型カラー表示装置の高開口率および高透過率化に効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態例１のカラー表示装置の模式的な断面図である。
【図２】図１に示した実施の形態例１のカラー表示装置の模式的な平面図である。
【図３】実施の形態例２のカラー表示装置の模式的な平面図である。
【図４】実施の形態例３のカラー表示装置の模式的な平面図であり、（ａ）は凹形状カラーフィルタ形成例、（ｂ）は凸形状カラーフィルタ形成例を示す。
【図５】従来例のカラー表示装置の模式的な部分断面図である。
【図６】図５に示した従来例１のカラー表示装置の模式的な平面図である。
【図７】先願例のカラー表示装置の模式的な部分断面図である。
【図８】図７に示した従来例２のカラー表示装置の模式的な平面図である。
【符号の説明】
１…画素電極、２…半導体薄膜、３…ゲート電極、４…第１層間絶縁膜、５…第２層間絶縁膜、６…ソース電極、７…遮光膜、８，９，１０，１０１，１０２…カラーフィルタ、１１…平坦化膜、１２…対向基板、１３…対向電極、１４…液晶、１５…遮光部、１６…開口部、２０…駆動基板、１００…ダミーカラーフィルタ
【図１】
0003738530.tif 000002
【図２】
0003738530.tif 000003
【図３】
0003738530.tif 000004
【図４】
0003738530.tif 000005
【図５】
0003738530.tif 000006
【図６】
0003738530.tif 000007
【図７】
0003738530.tif 000008
【図８】
0003738530.tif 000009