DE69534667T2

DE69534667T2 - Farbanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69534667T2
Application number: DE69534667T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Shinagawa-ku Kadota; Yuko Shinagawa-ku Inoue; Takenobu Shinagawa-ku Urazono; Masafumi Shinagawa-ku Kunii; Shinji Shinagawa-ku Nakamura
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1994-10-19
Filing date: 1995-10-17
Publication date: 2006-08-10
Anticipated expiration: 2015-10-18
Also published as: JPH08122824A; KR960015017A; EP0708356B1; EP0708356A2; DE69534667D1; US5818550A; EP0708356A3; KR100377459B1; US5943107A; JP3240858B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft eine Farbanzeigevorrichtung und insbesondere eine Farbanzeigevorrichtung des Aktivmatrixtyps mit einem Farbfilter, das auf einem Substrat vorgesehen ist, das darauf ausgebildete Schaltelemente trägt, um Pixelelektroden anzusteuern.
Beschreibung des Standes der Technik:
Die Entwicklung von Farb-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen der Art, in der Dünnschichttransistoren (TFTs) als Schaltelemente zum Ansteuern der Pixelelektroden verwendet werden, hat sich in den letzten Jahren beschleunigt. 5 zeigt ein Beispiel einer vorher vorgeschlagenen Farb-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. Diese Vorrichtung weist ein Glassubstrat 0 und TFTs, die in das Glassubstrat 0 integriert sind, um die Pixelelektroden 1 anzusteuern, auf. Jeder TFT weist eine Vorrichtungsfläche auf, die durch eine Halbleiterdünnschicht 2 dargestellt ist, auf der eine Gateelektrode 3 durch die Zwischenlage einer Gateisolationsschicht strukturiert und ausgebildet ist. Die Halbleiterdünnschicht 2 weist einen Sourcebereich S und einen Drainbereich D auf. Der TFT mit der beschriebenen Konstruktion ist mit einer ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht bedeckt, die mit 4 bezeichnet ist. Eine verdrahtete Elektrode 6 ist in einer vorbestimmten Struktur auf der ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 ausgebildet und ist mit dem Sourcebereich S über ein Kontaktloch elektrisch verbunden. Die verdrahtete Elektrode 6 bildet einen Teil einer Signalleitung. Die verdrahtete Elektrode 6 ist mit einer zweiten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5 bedeckt. Die vorstehend erwähnte Pixelelektrode ist mit dem Drainbereich D über Kontaktlöcher elektrisch verbunden, die in der zweiten und der ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5, 4 ausgebildet sind. Ein Farbfilter 9 ist so ausgebildet, dass es die Pixelelektrode 1 in drei Primärfarben von R, G und B färbt. Das Farbfilter 9 ist in winzige Segmente fein unterteilt, von denen jedes zwischen jede Pixelelektrode 1 und die zweite Zwischenlagen- Isolationsschicht 5 eingefügt ist. Somit weist das Farbfilter 9 rote Farbsegmente 9R, grüne Farbsegmente 9G und blaue Farbsegmente 9B auf. Das Farbfilter 9 ist direkt auf dem Glassubstrat 0 ausgebildet, um eine sogenannte Farbfilterstruktur auf dem Chip zu schaffen. Das die TFTs, die Pixelelektroden 1 und das Farbfilter 9 tragende Glassubstrat 0 wird als "TFT-Substrat" bezeichnet. Ein gegenüberliegendes Substrat 12 ist so verbunden, dass es dem TFT-Substrat 0 über einen vorbestimmten Spalt gegenüberliegt. Eine Gegenelektrode 11 ist auf der inneren Oberfläche des gegenüberliegenden Substrats 12 ausgebildet. Ein Flüssigkristall 13 wird zwischen diesen Substraten 0 und 12 gehalten.
Die vorstehend erwähnte Farbfilterstruktur auf dem Chip ist beispielsweise in den Offenlegungsschriften Nrn. 2-54217, 3-237432, 3-72322, 3-119829, 4-253028, 2-153325, 5-5874 und so weiter offenbart. Strukturen der Art, in der ein Farbfilter auf dem TFT-Substrat vorgesehen ist, bieten verschiedene Vorteile gegenüber den Strukturen der Art, in der ein Farbfilter auf dem gegenüberliegenden Substrat vorgesehen ist. Beispielsweise wird keine Parallaxe zwischen dem Farbfilter 9 und den Pixelelektroden 1 verursacht, da sie übereinander gelegt sind. Daher ist es möglich, das Pixelöffnungsverhältnis auf einen vergleichsweise großen Wert zu setzen. Das hohe Öffnungsverhältnis kann selbst dann aufrechterhalten werden, wenn der Feinheitsgrad der Pixel verstärkt wird, da eine Fehlausrichtung zwischen den Pixelelektroden 1 und dem Farbfilter 9 signifikant verringert ist.
Die in 5 gezeigte Struktur leidet jedoch aufgrund der Tatsache, dass lichtdurchlässige Pixelelektroden 1 in direktem Kontakt mit dem Farbfilter 9 gehalten werden, unter dem folgenden Nachteil. Es besteht nämlich ein Risiko, dass das Farbfilter 9 durch Sputtern beschädigt wird, das für den Zweck der Ausbildung der lichtdurchlässigen Pixelelektroden beispielsweise aus ITO ausgeführt wird, was gewöhnlich verursacht, dass die Oberfläche des Farbfilters 9 aufgeraut wird. Die Segmente 9R, 9G und 9B des Farbfilters 9 sind in einem konstanten Abstand isoliert. ITO verursacht gewöhnlich, wenn es auf die Isolationszone gesputtert wird, eine unvollkommene Ätzung während Strukturierungsätzen, das durchgeführt wird, um die Pixelelektroden auszubilden, wobei somit das Risiko für die Erzeugung von Defekten erhöht wird. Ferner werden die Pixelelektroden 1 aufgrund des Einflusses von Konvexitäten und Konkavitäten des darunter liegenden Farbfilters 9 unerwünscht abgestuft, was zu Defekten wie z. B. Unordnung der Ausrichtung und Neigung des Flüssigkristalls sowie zur Erzeugung eines Bereichs mit Rückwärtsneigung führt. Gleichzeitig verunreinigen Verunreinigungen, die im Farbfilter 9 enthalten sind, gewöhnlich den Flüssigkristall 13 und die Orientierungsschicht (nicht dargestellt), so dass dieselbe verschlechtert wird und Defekte wie z. B. Festhängen im dunklen oder hellen Zustand erlitten werden.
Folglich ist es eine Aufgabe von EP 603 866 , eine verbesserte Farbfilterstruktur auf dem Chip zu schaffen, die von den Problemen wie z. B. Aufrauung der Farbfilteroberfläche, unvollkommenem Ätzen, Erzeugung eines Bereichs mit Rückwärtsneigung und so weiter frei ist, wodurch die vorstehend beschriebenen Probleme beseitigt werden.
Dazu wird gemäß 17 von EP 603 866 eine Farbanzeigevorrichtung geschaffen, mit: einem ersten Substrat mit Pixelelektroden, die in Form einer Matrix angeordnet sind, Schaltelementen, die den jeweiligen Pixelelektroden zugeordnet sind, und Farbfiltern, die auf die jeweiligen Pixelelektroden ausgerichtet sind, wobei das erste Substrat eine Laminatstruktur mit einer ersten Lage mit den Schaltelementen, einer zweiten Lage mit den Farbfiltern, einer dritten Lage mit einer Planarisierungsschicht, die Konvexitäten füllt, die durch die Schaltelemente und die Farbfilter gebildet sind, und einer vierten Lage mit den Pixelelektroden, die auf das Farbfilter ausgerichtet sind, welche in der Reihenfolge überlagert sind, aufweist; einem zweiten Substrat mit einer Gegenelektrode, das an das erste Substrat über einen Spalt dazwischen angrenzt; und einem elektrooptischen Material, das im Spalt gehalten wird.
Die Planarisierungsschicht von EP 603 866 ist aus einem organischen lichtdurchlässigen Material ausgebildet.
Die Farbfilter von EP 603 866 sind aus einem organischen lichtempfindlichen Material ausgebildet, das darin dispergierte Pigmente enthält.
Die zweite Lage von EP 603 866 umfasst eine Lichtabschirmungslage, die zumindest die Schaltelemente abschirmt.
Das Schaltelement kann entweder ein Dünnschichttransistor mit oberem Gate wie in EP 603 866 oder ein Dünnschichttransistor mit unterem Gate wie in JP 04 253028 und in EP 366 116 sein.
Das elektrooptische Material von EP 603 866 ist ein Flüssigkristall.
EP 603 866 offenbart weder speziell die Merkmale, die im kennzeichnenden Abschnitt von Anspruch 1 erscheinen, noch die zusätzlichen Merkmale von Anspruch 5, sondern es offenbart eine Farbanzeigevorrichtung, die alle anderen Merkmale der Ansprüche umfasst.
JP-A 04 253028 und EP-A-366 116 offenbaren eine Farbanzeigevorrichtung mit einem Dünnschichttransistor mit unterem Gate wie in Anspruch 5.
Da die Lichtabschirmungslage aus einer Metallschicht gebildet ist, kann sie dazu dienen, eine elektrische Verbindung zwischen den Pixelelektroden und dem Schaltelementen zu schaffen, um die Zuverlässigkeit der elektrischen Verbindung dazwischen zu verbessern.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung klar, wenn dieselbe in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts einer ersten Ausführungsform einer Farbanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;
2 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts einer zweiten Ausführungsform einer Farbanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung;
3 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts einer dritten Ausführungsform einer Farbanzeigevorrichtung, die nicht von den Ansprüchen abgedeckt ist;
4 ist eine Schnittansicht eines kritischen Abschnitts einer vierten Ausführungsform einer Farbanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung; und
5 ist eine schematische Schnittansicht einer vorher vorgeschlagenen Farbanzeigevorrichtung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug zuerst auf 1, die eine schematische Schnittansicht einer ersten Ausführungsform ist, die teilweise einen kritischen Abschnitt der Farbanzeigevorrichtung zeigt, umfasst die Anzeigevorrichtung die folgenden Komponenten oder Elemente: ein TFT-Substrat 0, das aus einem Isolationsmaterial wie z. B. Glas besteht; lichtdurchlässige Pixelelektroden 1, die Pixel (Flüssigkristallzellen) bilden; eine Halbleiterdünnschicht 2, die als aktive Schicht von jedem TFT dient; eine Gateelektrode 3 jedes TFT; eine erste Zwischenlagen-Isolationsschicht 4; eine zweite Zwischenlagen-Isolationsschicht 5; eine verdrahtete Elektrode, die mit dem Sourcebereich S jedes TFT elektrisch verbunden ist und von einer Signalleitung herführt; eine verdrahtete Elektrode 7, die mit dem Drainbereich D des TFT elektrisch verbunden ist und von jeder Pixelelektrode 1 herführt, eine schwarze Lichtabschirmungsmaske 8; ein Farbfilter 9, das in Segmente 9R, 9G und 9B fein unterteilt ist; eine Planarisierungsschicht 10; eine Gegenelektrode 11, die aus einer lichtdurchlässigen, leitenden Schicht ausgebildet ist; ein gegenüberliegendes Substrat 12; und einen Flüssigkristall 13, der als elektrooptische Substanz verwendet wird.
Insbesondere sind eine Vielzahl von TFTs auf dem lichtdurchlässigen Isolationssubstrat 0 wie z. B. aus Glas ausgebildet und jeder TFT umfasst die Halbleiterdünnschicht 2, die beispielsweise eine Dünnschicht aus polykristallinen Silicium ist, und die Gateelektrode 3, die auf der Halbleiterdünnschicht 2 durch die Zwischenlage einer Gateisolationsschicht strukturiert und ausgebildet ist. Der TFT mit der beschriebenen Konstruktion ist mit der ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 wie z. B. aus PSG bedeckt. Verdrahtete Elektroden 6, 7 sind auf der ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 strukturiert und ausgebildet und sind mit dem Source- und dem Drainbereich der Halbleiterdünnschicht 2 verbunden. Die Elektroden 6, 7 sind mit der zweiten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5 bedeckt, die auch aus PSG bestehen kann. Auf der zweiten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5 sind die schwarze Maske 8, das Farbfilter 9, die Planarisierungsschicht 10 und die Pixelelektrode 1, die beispielsweise aus einer lichtdurchlässigen, leitenden Schicht wie z. B. aus ITO besteht, in der vorstehend erwähnten Reihenfolge oder Sequenz ausgebildet. Die verdrahtete Elektrode 7, die mit dem Drainbereich D verbunden ist, ist mit der Pixelelektrode 1 über eine schwarze Maske 8, die aus einer Metallschicht besteht, elektrisch verbunden. Diese Metallschicht, die zwischen die verdrahtete Elektrode 7 und die Pixelelektrode 1 eingefügt ist, dient als Barrierenschicht, um den elektrischen Kontakt dazwischen zu verbessern. Das gegenüberliegende Substrat 12, das mit der Gegenelektrode 11 über seine gesamte Fläche verkleidet ist, ist so angeordnet, dass es dem TFT-Substrat 0 gegenüberliegt, wobei der Flüssigkristall 13 dazwischen gehalten wird, wobei somit eine Farbanzeigevorrichtung verwirklicht wird.
Gemäß der Erfindung weist das TFT-Substrat 0 eine Laminatstruktur auf, die aus einer ersten bis vierten Lage besteht, die in der erwähnten Reihenfolge laminiert sind. Insbesondere, wie in 1 gezeigt, weist das TFT-Substrat 0 eine erste Lage auf, die die unterste Lage ist, einschließlich, zusätzlich zum TFT, der verdrahteten Elektroden 6, 7, der ersten Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 und der zweiten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5. Eine zweite Lage umfasst das Farbfilter 9. Wie vorher angegeben, ist das Farbfilter 9 in diskrete Segmente 9R, 9G und 9B unterteilt, wobei es somit eine Oberfläche mit Konkavitäten und Konvexitäten aufweist. Über die zweite Lage ist eine dritte Lage gelegt, die aus einer Planarisierungsschicht 10 besteht, die die Konvexitäten füllt, die durch den TFT und das Farbfilter 9 gebildet sind, um eine flache, glatte Oberfläche zu schaffen. Eine vierte Lage, die die oberste Lage ist, umfasst Pixelelektroden 1, die auf die Segmente 9R, 9G und 9B des Farbfilters 9 ausgerichtet angeordnet sind. Die vierte Lage umfasst auch neben den Pixelelektroden 1 eine Orientierungsschicht (nicht dargestellt) zum Ausrichten des Flüssigkristalls 13. Das kritische Merkmal der laminierten Struktur liegt in der Bereitstellung der dritten Lage zwischen der zweiten und der vierten Lage. Das Farbfilter 9 und die Pixelelektroden 1 sind nämlich durch die Planarisierungsschicht 10 voneinander getrennt. Die Planarisierungsschicht 10 schützt das Farbfilter 9 vor irgendeiner Beschädigungskraft, die ansonsten auf das Farbfilter 9 in anschließenden Schritten des Prozesses zur Herstellung der Farbanzeigevorrichtung aufgebracht werden kann. Die Pixelelektroden 1 können mit hoher Effizienz ausgebildet werden, ohne eine Ausrichtung des Flüssigkristalls 13 zu beeinträchtigen, da sie auf der Planarisierungsschicht 10 strukturiert werden.
Die zweite Lage umfasst die schwarze Maske 8 zusätzlich zum Farbfilter 9, um zumindest den TFT vor Licht abzuschirmen. Diese Anordnung stellt eine schwarze Struktur auf dem Chip sowie die Farbfilterstruktur auf dem Chip bereit, was folglich zum Erreichen von höheren Graden der Pixelfeinheit und des Öffnungsverhältnisses beiträgt. In dieser Ausführungsform besteht die schwarze Maske 8 aus einer Metallschicht und die Pixelelektroden 1, die zur vierten Lage gehören, sind mit den verdrahteten Elektroden 7 der TFTs der ersten Lage über die Metallschicht, die die schwarze Maske 8 bildet, elektrisch verbunden. Diese Metallschicht dient als Barrierenschicht, um einen guten elektrischen Kontakt zwischen beiden Elektroden 1 und 7 zu verwirklichen. Der TFT ist ein Schaltelement, das die Pixelelektrode 1 ansteuert, und weist in dieser Ausführungsform eine Struktur mit oberem Gate auf.
Ein Prozess zur Herstellung der Farbanzeigevorrichtung der Erfindung wird im einzelnen mit weiterem Bezug auf 1 beschrieben. Im ersten Schritt des Prozesses wird ein Vorgang ausgeführt, um die Halbleiterdünnschicht 2, z. B. eine Schicht aus polykristallinem Silicium, die 70 bis 100 nm dick ist, auf dem Isolationssubstrat 0, das beispielsweise aus Glas besteht, auszubilden. Dann wird eine Implantation von Si⁺-Ionen durchgeführt, wie erforderlich, um einen amorphen Zustand zu erhalten, und anschließend wird Ausheilen bei einer Temperatur von 600°C oder dergleichen ausgeführt, wodurch eine größere Korngröße erhalten wird. Die Ausheilung kann jedoch durch Bestrahlung mit einem Excimerlaserstrahl bewirkt werden. Diese Halbleiterdünnschicht 2 wird zu einer vorbestimmten Struktur strukturiert. Dann wird eine Gateisolationsschicht, die 10 bis 100 nm dick ist, auf der strukturierten Halbleiterdünnschicht 2 durch thermische Oxidation oder LPCVD ausgebildet. Dann wird eine Schicht aus polykristallinem Silicium oder einem Metall wie z. B. MoSi, WSi, Al, Ta, Mo/Ta, Mo, W, Ti, Cr oder dergleichen ausgebildet und strukturiert, wobei somit die Gateelektroden 3 ausgebildet werden. Wenn polykristallines Silicium als Material der Gateelektrode 3 verwendet wird, kann ein Schritt zum thermischen Diffundieren von beispielsweise P verwendet werden, um den Widerstand zu verringern. Anschließend werden Verunreinigungsionen durch Ionenimplantation oder Ionendotieren eingeführt, was unter Verwendung der Gateelektroden 3 als Masken ausgeführt wird, wodurch der Source- und der Drainbereich S, D ausgebildet werden. Wenn die Gatestruktur aus polykristallinem Silicium ausgebildet wird, wird thermisches Ausheilen bei einer Temperatur von 1000°C oder dergleichen ausgeführt, wodurch die Verunreinigungen aktiviert werden. Wenn die Gatestruktur aus einem Metall ausgebildet wird, wird die Aktivierung der Verunreinigungen durch eine Niedertemperaturausheilung oder Ausheilung mit einem Laserstrahl angesichts der geringeren Wärmebeständig keit der metallischen Gatestruktur erreicht.
Dann wird eine etwa 600 nm dicke Schicht aus PSG oder NSG durch CVD unter normalem Druck ausgebildet, wobei somit die erste Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 ausgebildet wird. Dann werden Kontaktlöcher in dieser Schicht 4 so ausgebildet, dass sie mit dem Source- und dem Drainbereich S und D in Verbindung stehen. Anschließend wird eine leitende dünne Schicht, wie z. B. aus Al, beispielsweise durch Sputtern mit einer Dicke von 40 bis 600 nm ausgebildet. Diese dünne Schicht wird dann zu einer vorbestimmten Struktur strukturiert, wobei somit die verdrahteten Elektroden 6 und 7 ausgebildet werden. Dann wird eine Schicht aus beispielsweise PSG mit einer Dicke von etwa 400 nm durch CVD unter normalem Druck abgeschieden, wobei folglich die zweite Zwischenlagen-Isolationsschicht 5 ausgebildet wird. Anschließend wird ein Hydrierungsschritt verwendet, um die Leistung des TFT zu verbessern. Dieser Hydrierungsschritt wird beispielsweise ausgeführt, indem das TFT-Substrat 10 einem Wasserstoffplasma ausgesetzt wird. Alternativ wird eine P-SiNx-Schicht laminiert, gefolgt von einer Ausheilung, um Wasserstoff in die Halbleiterdünnschicht 2 zu diffundieren. Nach dem Hydrierungsschritt werden Kontaktlöcher zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung mit den Pixelelektroden in der zweiten Zwischenlagen-Isolationsschicht 5 ausgebildet. Dann wird eine Metallschicht mit einem Lichtabschirmungseffekt wie z. B. aus Ti, Al, TiNx, Mo, Cr, W oder einem Silizid davon mit einer Dicke von 50 bis 1000 nm beispielsweise durch Sputtern ausgebildet und die so ausgebildete Metallschicht wird strukturiert, um die schwarze Maske 8 auszubilden.
Ein Farbresist, der aus einem organischen, lichtempfindlichen Material besteht, das ein Färbemittel wie z. B. ein Pigment enthält, das darin dispergiert ist, wird mit einer Dicke von 0,5 bis 3,0 μm auf die schwarze Maske 8 aufgetragen, gefolgt von Belichtung, Entwicklung und Brennen, wobei somit die Segmente des Farbfilters 9 ausgebildet werden. Dieser Schritt, einschließlich der Belichtung, Entwicklung und des Brennens, wird dreimal unter Verwendung von verschiedenen Farbresists für die jeweiligen Farben R, G und B wiederholt, so dass die vorstehend genannten Farbfiltersegmente 9R, 9G und 9B in einem integrierten Zustand ausgebildet werden.
Dann wird eine Planarisierungsschicht, die aus einem organischen, lichtdurchlässigen Material besteht, auf dem Farbfilter 9 mit einer Dicke von 1,0 bis 3,0 μm durch Aufschleudern ausgebildet. Ein Acrylharz oder ein Polyimidharz kann geeigneterweise als organisches, lichtdurchlässiges Material verwendet werden. Die Konvexitäten und Konkavitäten auf dem TFT-Substrat 0 verschwinden infolge der Ausbildung der Planarisierungsschicht, so dass eine Substratstruktur mit ausgezeichneter Flüssigkristall-Orientierungseigenschaft erhalten wird. Die Planarisierungsschicht dient auch zum Verhindern, dass Verunreinigungen im Farbfilter 9 sich in den Flüssigkristall 13 ausbreiten. Dann werden Kontaktlöcher in der Planarisierungsschicht 10 ausgebildet. Anschließend wird eine lichtdurchlässige, leitende Schicht, wie z. B. aus ITO, mit einer Dicke von 50 bis 200 nm beispielsweise durch Sputtern ausgebildet und diese Schicht wird geeignet strukturiert, so dass die Pixelelektroden 1 ausgebildet werden, wodurch die Laminatstruktur auf dem TFT-Substrat 0 fertiggestellt wird, wie in 1 gezeigt. Dann wird die Orientierungsschicht aufgebracht und gerieben und anschließend wird die Laminatstruktur an das gegenüberliegende Substrat 12 angefügt. Schließlich wird der Flüssigkristall in den Raum unter der Gegenelektrode 11 gefüllt, wodurch eine Farbanzeigevorrichtung vom Aktivmatrixtyp erhalten wird.
2 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts einer Farbanzeigevorrichtung als zweite Ausführungsform der Erfindung. Diese Farbanzeigevorrichtung weist eine Grundstruktur auf, die dieselbe ist wie jene der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Elemente oder Abschnitte, die jenen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind daher mit denselben oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Konstruktion der zweiten Lage. In der zweiten Ausführungsform ist nämlich das Farbfilter 9 zuerst ausgebildet und eine schwarze Maske 8a ist so ausgebildet, dass sie über dem Farbfilter 9 liegt, was der ersten Ausführungsform gegenüber gestellt werden sollte, in der die schwarze Maske 8 zuerst ausgebildet ist und dann das Farbfilter 9 darauf ausgebildet ist. Die in 1 gezeigte Struktur oder die in 2 gezeigte Struktur wird gemäß den Prozessentwurfsanforderungen ausgewählt.
3 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts einer Farbanzeigevorrichtung als dritte Ausführungsform, die nicht durch die Ansprüche abgedeckt ist. Diese Farbanzeigevorrichtung weist eine Grundstruktur auf, die dieselbe ist wie jene der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Elemente oder Abschnitte, die jenen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind daher mit denselben oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Konstruktion zur Bereitstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Pixelelektrode 1 und dem TFT. In der dritten Ausführungsform besteht nämlich eine schwarze Maske 8b aus einer Isolationsschicht und jede Pixelelektrode 1, die zur vierten Lage gehört, durchdringt die Planarisierungsschicht 10 und die schwarze Maske 8b in direkten elektrischen Kontakt mit einem Drainbereich D des TFT, der zur ersten Lage gehört. In dieser Ausführungsform fungiert die schwarze Maske 8b nicht als Barrierenschicht, so dass sie keine Metallschicht sein kann. Folglich kann die schwarze Maske 8b durch eine Isolationsschicht ausgebildet werden. Die schwarze Maske 8b kann beispielsweise aus einer Schicht, die ein organisches oder wässeriges Pigment dispergiert, mit einer Dicke von 0,5 bis 3,0 μm ausgebildet werden.
4 ist eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts einer Farbanzeigevorrichtung als vierte Ausführungsform der Erfindung. Diese Farbanzeigevorrichtung weist eine Grundstruktur auf, die dieselbe ist wie jene der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform. Elemente oder Abschnitte, die denjenigen der ersten Ausführungsform entsprechen, sind daher mit denselben oder gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um das Verständnis zu erleichtern. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform, die einen TFT mit oberem Gate verwendet, verwendet die vierte Ausführungsform einen TFT mit unterem Gate als Schaltelement zum Ansteuern der Pixelelektroden. Die Farbanzeigevorrichtung der vierten Ausführungsform kann gemäß dem folgenden Prozess hergestellt werden. Eine Schicht aus polykristallinem Silicium oder eine Schicht aus einem Metall, wie z. B. MoSi, WSi, Al, Ta, Mo/Ta, Mo, W, Ti, Cr oder dergleichen wird auf dem Substrat 0 ausgebildet und wird zu einer vorbestimmten Struktur strukturiert, wobei somit die Gateelektroden 3c bereitgestellt werden. Nach der Ausbildung der Gateelektroden 3c wird eine Schicht mit etwa 100 bis 200 nm aus SiO, SiON oder dergleichen durch Sputtern oder Plasma-CVD ausgebildet, wobei somit eine Gateisolationsschicht 14 ausgebildet wird. Falls es durch den Umstand zugelassen wird, kann die Anodenoxidationsschicht der Metallgateelektrode 3c als Gateisolationsschicht verwendet werden. Es ist auch möglich, die Gateisolationsschicht aus einem Laminat der Anodenoxidationsschicht und einer darüber liegenden Schicht wie z. B. aus SiO₂, SiO_xN_y oder dergleichen auszubilden. Dann wird eine Schicht aus polykristallinem Silicium, amorphem Silicium oder dergleichen mit einer Dicke von etwa 30 bis 80 nm durch Sputtern oder Plasma-CVD ausgebildet, wobei somit eine Halbleiterdünnschicht 2c als aktive Schicht bereitgestellt wird. Diese Schicht wird nach Bedarf beispielsweise durch Bestrahlung mit einem Excimerlaserstrahl kristallisiert. Wenn die dünne Halbleiterlage 2 durch Plasma-CVD ausgebildet wird, ist es möglich, nacheinander die Gateisolationsschicht 14 und die Halbleiterdünnschicht 2c auszubilden. Nach der Ausbildung der Halbleiterschicht 2c wird SiO₂ ausgebildet und zu einer vorbestimmten Struktur strukturiert, wobei somit ein Ätzanschlag 15 ausgebildet wird. Ionendotieren oder Ionenimplantation wird über dem Ätzanschlag 15, der als Maske dient, ausgeführt, um Verunreinigungen in die Halbleiterdünnschicht 2 einzuführen, wodurch der Source- und der Drainbereich ausgebildet werden. Die Einführung von Verunreinigungsionen kann durch eine Diffusion von Verunreinigungen unter Verwendung von dotiertem amorphen Silicium oder dergleichen, das durch Plasma-CVD vorbereitet wird, ersetzt werden. Dann wird eine Metallschicht beispielsweise aus MoSi, WSi, Al, Ta, Mo/Ta, Mo, W, Ti, Cr oder dergleichen ausgebildet und diese Metallschicht wird zu einer vorbestimmten Form strukturiert, so dass sie zu verdrahteten Elektroden 6c, 7c ausgebildet wird. Dann wird eine Zwischenlagen-Isolationsschicht 4 beispielsweise durch einen CVD-Prozess unter normalem Druck ausgebildet, gefolgt von der Ausbildung von Kontaktlöchern in der Isolationsschicht 4. Dann wird eine Metallschicht wie z. B. aus Ti, Al, TiN_x, Mo, Cr, W oder einem Silizid davon beispielsweise durch Sputtern mit einer Dicke von 50 bis 1000 nm ausgebildet und diese Metallschicht wird zu einer vorbestimmten Struktur strukturiert, wobei somit eine schwarze Maske 8c präsentiert wird. Ein Farbfilter 9c wird dann auf der schwarzen Maske 8c ausgebildet. Das Farbfilter kann durch dasselbe Verfahren wie das in der ersten Ausführungsform verwendete ausgebildet werden.
Wie aus der vorangehenden Beschreibung zu sehen ist, trennt die Planarisierungsschicht das Farbfilter von den Pixelelektroden, um eine Beschädigung der Farbfilteroberfläche zu verhindern, die ansonsten im Verlauf des Sputterns auftreten kann, wobei somit das vorstehend genannte Problem hinsichtlich der Aufrauung der Filteroberfläche beseitigt wird. Die Planarisierungsschicht verhindert auch, dass Verunreinigungen im Farbfilter in die Flüssigkristalllage diffundiert werden. Ferner werden die Stufen des Farbfilters durch die Anwesenheit der Planarisierungsschicht verringert, so dass die Erzeugung von Bereichen mit Rückwärtsneigung aufgrund der Anwesenheit von Stufen merklich unterdrückt wird. Folglich ist es möglich, eine praktische Farbfilterstruktur auf dem Chip zu erhalten.
Wie für Fachleute klar sein wird, schafft die Farbfilterstruktur auf dem Chip ein großes Öffnungsverhältnis an den Pixelabschnitten. Außerdem wird eine Fehlausrichtung zwischen den Pixelelektroden und dem Farbfilter im Wesentlichen beseitigt. Es ist daher möglich, ein hohes Öffnungsverhältnis trotz der mikrofeinen Struktur der Pixelabschnitte aufrechtzuerhalten. Folglich schafft die Erfindung beachtliche Vorteile eines hohen Öffnungsverhältnisses und eines hohen Durchlassgrades in Farbanzeigevorrichtungen vom Aktivmatrixtyp.
Obwohl die Erfindung durch ihre bevorzugten Formen beschrieben wurde, soll es selbstverständlich sein, dass die beschriebene Ausführungsform nur erläuternd ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist, abzuweichen.

Claims

Farbanzeigevorrichtung, mit: einem ersten Substrat, das Pixelelektroden (1), die in Form einer Matrix angeordnet sind, Schaltelemente (TFT), die entsprechenden Pixelelektroden (1) zugeordnet sind, und Farbfilter (9), die auf die entsprechenden Pixelelektroden (1) ausgerichtet sind, besitzt, wobei das erste Substrat eine Laminatstruktur besitzt, die eine erste Lage (4) mit Schaltelementen (TFT) und darauf gebildeten verdrahteten Elektroden (6, 7), die mit den Schaltelementen (TFT) verbunden sind, aufweist, eine zweite Lage (4), die die Farbfilter (9) aufweist und eine Lichtabschirmungslage (8) enthält, die wenigstens die Schaltelemente (TFT) abschirmt, eine dritte Lage, die eine Planarisierungsschicht (10) aufweist, die Konvexitäten, die durch die Schaltelemente (TFT) und die Farbfilter (9) gebildet werden, füllt, und eine vierte Lage, die die Pixelelektroden (1) aufweist, die auf das in dieser Reihenfolge überlagerte Farbfilter (9) ausgerichtet sind, enthält; einem zweiten Substrat (12), das eine Gegenelektrode (11) besitzt und an das erste Substrat über einen dazwischen vorhandenen Spalt angrenzt; und einem elektrooptischen Material (13), das in dem Spalt gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtabschirmungslage (8) eine Metallschicht mit Kontaktlöchern aufweist, durch die die Pixelelektroden (1) der vierten Lage mit den Schaltelementen (TFT) über eine verdrahtete Elektrode (7) der ersten Lage (4) elektrisch verbunden sind, wobei die Lichtabschirmungslage (8) und die verdrahteten Elektroden jeweils aus demselben Metall, das als eine Barriere dient, gebildet sind.
Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Planarisierungsschicht (10) aus einem organischen lichtdurchlässigen Material gebildet ist.
Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Farbfilter (9) aus einem organischen lichtempfindlichen Material, das darin dispergierte Pigmente enthält, gebildet sind.
Farbanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Schaltelement (TFT) ein Dünnschichttransistor mit oberem Gate ist.
Farbanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Schaltelement ein Dünnschichttransistor mit unterem Gate ist.
Farbanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das elektrooptische Material (13) ein Flüssigkristall ist.