JP2000147551A

JP2000147551A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000147551A
Application number: JP10317898A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ninomiya; 利博二ノ宮
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター層を汚染せずに、精度およ
び歩留まりよく製造することのできる液晶表示装置を提
供する。【解決手段】マトリクス状に配置された信号線および
走査線と、信号線及び走査線の各交点部分に配置され、
信号線に接続された薄膜トランジスタと、薄膜トランジ
スタ上に順に積層された有機絶縁層及び無機絶縁層と、
有機絶縁層及び無機絶縁層に形成された開口部を介して
薄膜トランジスタに接続された画素電極とを具備するア
レイ基板と、アレイ基板に対向配置された対向基板と、
アレイ基板と対向基板の間に狭持された液晶層とを具備
し、無機絶縁層の開口端が有機絶縁層の開口端より後退
して形成され、無機絶縁層より露出する有機絶縁層表面
が画素電極により覆われている液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アレイ基板側にカ
ラーフィルターを設けた液晶表示装置に係わり、特に、
画素コンタクト部においてカラーフィルターが画素電極
で覆われた液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、高画質、薄型軽量、低
消費電力という大きな利点をもつため、ノート型コンピ
ュータあるいは様々な携帯用機器などに多用されてお
り、更なる性能の向上や製造技術の進歩が求められてい
る。

【０００３】特に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような
３端子素子を液晶画素の１つ１つにスイッチとして接続
したアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、大画面
が得られやすいこと、従来の半導体製造技術を応用して
製造できることから注目されており、様々な研究や開発
が進められている。

【０００４】最近では、より高性能のＴＦＴを求めて、
半導体層にアモルファスシリコンばかりでなく、移動度
の高い多結晶シリコンが用いられるようになっている。

【０００５】こうした液晶表示装置は、アレイ基板と対
向基板に液晶が挟持された構成を有している。アレイ基
板には、直交してマトリクス状に配置された信号線と走
査線と、スイッチング素子としてのＴＦＴと、画素電極
が形成されている。信号線と画素電極の材料が同じ場合
には、その間に絶縁膜が必要である。絶縁の機能も備え
た膜として、それまでは対向基板につけられていたカラ
ーフィルター層を、アレイ基板側に配置して信号線と画
素電極の間に介挿させる構造が採られるようになった。
厚めのカラーフィルター層はアレイ基板の平坦化にも一
役かっている。

【０００６】図４を参照して、従来の液晶表示装置にお
けるアレイ基板の構造およびその製造方法について説明
する。

【０００７】まず、ガラスなどからなる絶縁基板１上
に、多結晶シリコンからなる半導体層２を形成する。さ
らにこの半導体層２を被覆するようにゲート絶縁膜３を
形成し、ゲート絶縁膜３上に第１の配線層４（ゲート電
極およびゲート電極と一体の図示しないゲート配線）を
形成する。

【０００８】次に、第１の配線層４または第１の配線層
４を形成したときに用いたレジストをマスクとして、ゲ
ート電極が形成される位置の両側の半導体層２に、イオ
ン注入法などによりリンやホウ素などのイオンを導入し
て、ソース領域５およびドレイン領域６を形成する。

【０００９】次に、ゲート電極４とゲート絶縁膜３を被
覆するように層間絶縁膜７を形成し、ソース領域５およ
びドレイン領域６の上にあるゲート絶縁膜と層間絶縁膜
７にはコンタクトホール８、９をそれぞれ形成する。

【００１０】さらに、層間絶縁膜７上に、第２の配線と
して、ソース電極１１およびドレイン電極１２を形成す
る。ソース電極１１は、コンタクトホール８を介してソ
ース領域５に接続され、ドレイン電極１２は、コンタク
トホール９を介してドレイン領域６に接続される。ソー
ス電極１１およびドレイン電極１２を保護するためにさ
らにパッシベーション膜１４を堆積する。

【００１１】次に、カラーフィルター層１５を形成した
後、コンタクトホール１６を形成する。カラーフィルタ
ー層１５の汚染を防ぐためにオーバーコート層１７を堆
積する。コンタクトホール１６に沿って画素電極１０を
形成し、ソース電極１１と接続する。

【００１２】このようにしてアレイ基板が完成するが、
画素電極１０とオーバーコート層１７の間には間隙１８
が形成されてしまい、カラーフィルター層１５の汚染を
招く。このような構造のＴＦＴを用いた液晶表示パネル
は表示品位が著しく悪く、表示画面の焼付きなどを起こ
す。

【００１３】また、これを防ぐために、図５に示すよう
にカラーフィルター層１５をオーバーコート層１７を完
全に覆った構造としても、オーバーコート層１７のコン
タクトホール１６の形成がカラーフィルター層の段差２
１のために非常に困難であり、オーバーコート層１７の
コンタクトホールが開かないことが多く、パネルにおい
て輝点が多発してしまい、このような構造で歩留まりよ
く製造することはできない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した通り、従来の
液晶表示装置においては、カラーフィルター層を覆う画
素電極とオーバーコート層の間に間隙が形成されてしま
いカラーフィルター層が露出して汚染されてしまうとい
う問題があった。

【００１５】これを避けるために、オーバーコート層を
カラーフィルター層全体を覆うように形成しようとする
と、コンタクトホール端のカラーフィルター層に段差が
あるためにコンタクトホール全体を精度よくかつ歩留ま
りよくオーバーコート層で覆うことができなかった。

【００１６】従って、本発明は、カラーフィルター層を
汚染せずに、精度および歩留まりよく製造することので
きる液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、マトリクス状
に配置された信号線および走査線と、信号線及び走査線
の各交点部分に配置され、信号線に接続された薄膜トラ
ンジスタと、薄膜トランジスタ上に順に積層された有機
絶縁層及び無機絶縁層と、有機絶縁層及び無機絶縁層に
形成された開口部を介して薄膜トランジスタに接続され
た画素電極とを具備するアレイ基板と、アレイ基板に対
向配置された対向基板と、アレイ基板と対向基板の間に
狭持された液晶層とを具備し、無機絶縁層の開口端が有
機絶縁層の開口端より後退して形成され、無機絶縁層よ
り露出する有機絶縁層表面が画素電極により覆われてい
る液晶表示装置を提供する。

【００１８】すなわち、本発明は、アレイ基板におい
て、有機絶縁膜であるカラーフィルター上の画素電極と
信号線とのコンタクト部で、無機絶縁膜であるオーバー
コート層をコンタクトホールの開口端よりも後退させ、
露出したカラーフィルター層を画素電極で覆う構造とす
ることで、カラーフィルター層の汚染を防ぎ、液晶表示
パネルの表示品質を保ちつつ、かつ歩留まりよく製造で
きる液晶表示装置を提供するものである。

【００１９】本発明の液晶表示装置において、有機絶縁
膜は平滑化層をなすことを特徴としている。有機絶縁膜
が平滑化層をなすことで、アレイ基板の平坦化が実現さ
れる。また、本発明の液晶表示装置において、有機絶縁
膜は感光性樹脂であることを特徴としている。具体的に
は、この感光性樹脂はカラーレジストである。このよう
に、有機絶縁膜は、絶縁の機能の他、カラーフィルター
としての機能も備えている。

【００２０】本発明の液晶表示装置において、無機絶縁
膜は窒化膜であることを特徴としている。この無機絶縁
膜はカラーフィルター層の汚染を防ぐためのものであ
る。

【００２１】また、本発明の液晶表示装置において、薄
膜トランジスタと有機絶縁膜の層間に形成され、薄膜ト
ランジスタと画素電極との接続のための開口部を有する
無機層を具備することを特徴としている。

【００２２】この無機層の開口端は有機絶縁層の開口端
より後退して形成される。この無機層は、薄膜トランジ
スタのソース・ドレイン電極を保護するためのパッシベ
ーション膜である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００２４】図１は、本発明の一実施例を説明する薄膜
トランジスタの断面図である。また、この薄膜トランジ
スタのコンタクトホール部分の拡大断面図を図２に示
す。

【００２５】ガラスなどからなる絶縁基板１上に、例え
ば、プラズマＣＶＤ法により膜厚３０ｎｍ〜１００ｎｍ
の非結晶シリコンを成膜する。次に、例えば、エキシマ
レーザーアニール法により、非結晶シリコンから多結晶
シリコンを形成し、フォトリソグラフィー工程により島
状にエッチング加工して半導体層２を形成する。

【００２６】この半導体層２を被覆するようにゲート絶
縁膜として例えば酸化シリコン膜３を、例えばプラズマ
ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍ程度成膜する。

【００２７】次に、スパッタリング法により第１の配線
層となる、例えばＭｏＷ合金を成膜する。このＭｏＷ合
金をフォトリソグラフィー工程によりエッチング加工
し、レジストを剥離して、ゲート電極４を形成する。

【００２８】そしてこのゲート電極４をマスクとして、
例えばホウ素イオンを、ドーズ量２×１０¹⁵〜５×１０
¹⁶ｃｍ²程度の高濃度でドープし、ソース領域５および
ドレイン領域６を形成する。

【００２９】次に、ゲート電極４とゲート絶縁膜３を被
覆するように層間絶縁膜７を酸化シリコンなどで形成す
る。

【００３０】そしてソース領域５およびドレイン領域６
の上方に位置するゲート絶縁膜３の一部、および層間絶
縁膜７の一部をフォトリソグラフィー工程によりエッチ
ング加工して、ソース電極１１およびドレイン電極１２
そして信号配線（図示せず）を形成する。ソース電極１
１を、コンタクトホール８を介してソース領域５に接続
し、ドレイン電極１２を、コンタクトホール９を介して
ドレイン領域６に接続する。この後、素子部を保護する
ために、例えば窒化膜からなるパッシベーション膜１４
を任意で形成してもよい。

【００３１】次に、例えば顔料を分散したアクリル樹脂
からなるカラーフィルター層１５を形成し、そこにコン
タクトホール１６を形成する。さらにカラーフィルター
層１５の汚染を防ぐためにオーバーコート層１７を形成
する。このとき、オーバーコート層１７は、コンタクト
ホール１６の開口端より後退させるように形成する。後
退した部分はコンタクトホール１６の一部としてその機
能を担う。コンタクトホール部１６とオーバーコート層
１７の端を覆って、カラーフィルター層１５が露出しな
いように画素電極１０を形成し、コンタクトホール部１
６を介してソース電極１１と接続がなされる。

【００３２】このようにして本発明による液晶表示装置
が完成する。

【００３３】次に、図２を参照して、カラーフィルター
層１５の画素コンタクト部について説明する。図２から
明らかなように、カラーフィルター層１５はオーバーコ
ート層１７および画素電極１０で覆われており、汚染さ
れることはない。

【００３４】このようなＴＦＴでは、半導体層に多結晶
シリコンを用いているために、移動度が高いことから、
液晶の駆動能力を高めることができ、ＴＦＴを小型化す
ることが可能となる。こうしたＴＦＴをアクティブマト
リクス駆動の液晶表示装置に用いると、開口率を上げる
ことができ、表示の輝度や明るさを高めたり、あるいは
消費電力を下げることができる。また、移動度が高いの
で、ＴＦＴの動作を制御するシフトレジスタなどの集積
回路を画像表示領域外のガラス基板１上に形成すること
ができる。従って、ＴＦＴ駆動用の集積回路を別途実装
する必要がないために、製造工程および製造コストを削
減することができる。

【００３５】ところで、個々のＴＦＴを動作させる際
に、ＴＦＴがオン状態のときに比較的大きなドレイン電
圧が加えられると、チャネルとなる半導体層２とソース
領域５の接合部分、またはチャネルとなる半導体層２と
ドレイン領域６の接合部分に電界が集中しやすい。この
電界により加速されたキャリアであるホット・エレクト
ロンのエネルギーは非常に高いため、ゲート絶縁膜内部
に侵入して蓄積されることがある。これは、ＴＦＴのし
きい値電圧を変動させたり、安定な動作を妨げる原因と
なる。またひどい場合にはアバランシェ降伏を起こし、
ゲート絶縁膜、ソース・ドレイン領域が破壊される恐れ
がある。

【００３６】このいわゆるホットキャリアを緩和するこ
とのできる構造として、以下に本発明の変形実施例を示
す。

【００３７】図３に示す半導体装置は、半導体層２とソ
ース領域５の間、そして半導体層２とドレイン領域６の
間に不純物の導入量の少ない、いわゆるＬＤＤ（Low Do
pedDrain ）領域１９、２０を形成した以外は図２と同
一である。

【００３８】このように、ＬＤＤ領域１９、２０を形成
すると、いわゆるホットキャリアを緩和することがで
き、ＴＦＴの信頼性や耐久性を向上させることができ
る。

【００３９】上記の実施例においてはセルフアラインで
形成可能なトップゲート型のトランジスタを用いたが、
特にこれに限定されるものではなく、ボトムゲート型等
他の形態であってもよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明の液晶表示装置によれば、コンタ
クトホール開口端から後退させて堆積されたオーバーコ
ート層と、カラーフィルター層に形成されたコンタクト
ホールとを覆うように画素電極が形成されているため、
カラーフィルター層が汚染されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜トランジスタの拡大断面図。

【図２】図１の薄膜トランジスタにおけるコンタクトホ
ール部分の部分拡大断面図。

【図３】従来の薄膜トランジスタの拡大断面図。

【図４】従来の薄膜トランジスタの拡大断面図。

【図５】従来の薄膜トランジスタの拡大断面図。

【符号の説明】

１…絶縁基板２…半導体層３…ゲート絶縁膜４…第１の配線層５…ソース領域６…ドレイン領域７…層間絶縁膜８、９…コンタクトホール１０…画素電極１１…ソース電極１２…ドレイン電極１３…液晶表示装置用アレイ基板１４…パッシベーション膜１５…カラーフィルター層１６…コンタクトホール１７…オーバーコート層１８…間隙１９、２０…ＬＤＤ領域２１…段差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H091 FA02Y FD04 GA07 GA13 GA16 LA12 LA15 2H092 JA25 JA33 JA35 JA46 JB57 JB58 KA04 KA05 KA10 KA12 KA19 KB05 KB24 KB25 KB26 MA08 MA13 MA17 MA27 MA30 MA41 NA07 NA19 NA27 NA29 PA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マトリクス状に配置された信号線および
走査線と、前記信号線及び走査線の各交点部分に配置さ
れ、前記信号線に接続された薄膜トランジスタと、前記
薄膜トランジスタ上に順に積層された有機絶縁層及び無
機絶縁層と、前記有機絶縁層及び無機絶縁層に形成され
た開口部を介して前記薄膜トランジスタに接続された画
素電極とを具備するアレイ基板と、前記アレイ基板に対
向配置された対向基板と、前記アレイ基板と前記対向基
板の間に狭持された液晶層とを具備し、前記無機絶縁層の開口端が前記有機絶縁層の開口端より
後退して形成され、前記無機絶縁層より露出する前記有
機絶縁層表面が前記画素電極により覆われていることを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記有機絶縁膜は平滑化層をなすことを
特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記有機絶縁膜は感光性樹脂であること
を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記感光性樹脂はカラーレジストである
ことを特徴とする請求項３記載の液晶表示装置。
【請求項５】前記無機絶縁膜は窒化膜であることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記薄膜トランジスタと前記有機絶縁膜
の層間に形成され、前記薄膜トランジスタと前記画素電
極との接続のための開口部を有する無機層を具備するこ
とを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項７】前記無機層の開口端は前記有機絶縁層の
開口端より後退して形成されることを特徴とする請求項
６記載の液晶表示装置。