JP2002151522A - アクティブマトリクス基板及びその製造方法ならびに表示装置 - Google Patents
アクティブマトリクス基板及びその製造方法ならびに表示装置Info
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Abstract
イを形成したアクティブマトリクス基板を提供する。 【解決手段】 プラスチック基板1と、プラスチック基
板1上に形成された複数の走査配線2と、絶縁膜を介し
て走査配線2と交差する複数の信号配線5と、プラスチ
ック基板1上に形成され、対応する走査配線2上の走査
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタ10
と、薄膜トランジスタ10を介して信号配線5と電気的
に接続される複数の画素電極14とを備えている。対応
する画素電極14と薄膜トランジスタ10は、導電部材
9によって相互接続されており、画素電極14および導
電部材9は、それぞれ、隣接する異なる走査配線と交差
している。
Description
クス基板およびその製造方法、ならびに、当該アクティ
ブマトリクス基板を用いた表示装置およびその製造方法
に関する。
るデスクトップ型コンピュータやテレビジョン装置の画
像表示素子としてだけではなく、携帯電話、ノート型ま
たはラップトップ型パーソナルコンピュータ、携帯テレ
ビ、デジタルカメラ、デジタルカムコーダなどの各種携
帯型電子装置、更にはカーナビゲーション装置などの車
載用電子装置における情報表示素子としても広く利用さ
れている。
で駆動される液晶表示装置は、パッシブマトリクス駆動
により動作する表示装置とアクティブマトリクス駆動に
より動作する表示装置に大別される。このうち、アクテ
ィブマトリクス型表示装置では、行(row)および列
(column)からなるマトリクス状に配列された画
素毎にスイッチング素子が設けられており、互いに交差
するように配列された複数の信号配線および走査配線を
用いてスイッチング素子を制御し、選択された画素電極
に所望の信号電荷(データ信号)を与えることができ
る。
ら、従来のアクティブマトリクス型表示装置を説明す
る。図43は液晶表示装置の概略構成を示しており、図
44は典型的な液晶パネルの断面構成を示している。
に、光を空間的に変調する液晶パネル50、液晶バネル
内のスイッチング素子を選択的に駆動するためのゲート
ドライブ回路51、液晶パネル50内の各画素電極に信
号を与えるソースドライブ回路52、ゲートドライバ/
ソースドライバ53などから構成されている。
に、ガラスから形成された一対の透明絶縁基板54およ
び55と、これらの基板54および55に挟まれた液晶
層(例えばツイステッド・ネマティック液晶層)38
と、これらの外側に配置された一対の偏光子56とを備
えている。
114がマトリクス状に配列されており、画素電極11
4および対向基板55上の共通透明電極36により、液
晶層38の選択された部分に所望の電圧を印加すること
ができる。画素電極114は、基板54上に形成された
薄膜トランジスタ110および信号配線(不図示)を介
してソースドライブ回路52に接続されている。薄膜ト
ランジスタ110のスイッチング動作は、基板54上に
形成された走査配線によって制御される。この走査配線
は、ゲートドライバ回路51に接続されている。
ックマトリクス35、カラーフィルタ(R、G、B)、
および共通透明電極36が設けられている。
ずれも配向膜37によって覆われ、液晶層38中には数
μm径のスペーサ40が分散されている。
て「アクティブマトリクス基板」と称されている。これ
に対して、基板55は「対向基板」と称されている。
ついて、その構造を説明する。
クス基板における単位画素領域のレイアウトを示してお
り、図45(b)は、そのA−A’線断面を示してい
る。
上に、複数の走査配線102と、走査配線102に交差
する複数の信号配線105とが設けられている。走査配
線102と信号配線105とは異なる層(レイヤ)のレ
ベルに位置し、それらの中間レイヤに配置された絶縁膜
104によって分離されている。
囲まれた矩形領域内には、透明導電膜などからなる画素
電極114が形成されている。画素電極114は、走査
配線102と信号配線105とが交差する部分の近傍に
形成された薄膜トランジスタ110を介して、信号配線
105から信号電荷を受け取る。画素電極114の下に
は走査配線102に平行な補助容量配線113が形成さ
れており、画素電極114と補助容量配線113との間
に補助容量を形成する。
2から垂直に突出する支線(ゲート電極103)と、ゲ
ート電極103を覆うゲート絶縁膜104と、ゲート絶
縁膜104を介してゲート電極103と重なり合ってい
る真性半導体層106と、真性半導体層106上に形成
された不純物添加半導体層107と、不純物添加半導体
層107を介して真性半導体層106のソース/ドレイ
ン領域に接続されるソース電極108およびドレイン電
極109を備えている。ソース電極108は、信号配線
105から垂直に突出する支線であり、信号配線105
と一体的に形成されている。
110のドレイン領域と画素電極114とを電気的に接
続する導電部材であり、金属膜をパターニングすること
によって、信号配線105およびソース電極108とと
もに形成される。すなわち、この例では、信号配線10
5、ソース電極108、およびドレイン電極109は、
同一レイヤに属しており、相互の配置関係はフォトリソ
グラフィ工程で用いるマスクパターンによって規定され
る。
の間は、真性半導体層106のチャネル領域を介して接
続されており、チャネル領域の導通状態はゲート電極1
03の電位によって制御される。薄膜トランジスタ11
0がnチャネル型である場合、ゲート電極103の電位
をトランジスタの反転しきい値以上に増加させれば、薄
膜トランジスタ110はオン状態になる。このとき、ソ
ース電極108とドレイン電極109とは電気的に導通
するため、信号配線105と画素電極114との間で電
荷のやりとりが行なわれる。
るには、ソース電極108およびドレイン電極109の
少なくとも一部分をゲート電極103に重ねる必要があ
る。ゲート電極103の線幅は、10μm程度またはそ
れ以下であるため、信号配線105、ソース電極10
8、およびドレイン電極109を形成するためのフォト
リソグラフィ工程においては、基板121上に既に形成
されているゲート電極103に対する位置合わせ(以
下、「アライメント」と称する。)を高い精度で実行す
る必要がある。通常、±数μm以下のアライメント精度
が要求される。
09との間の重なり領域の面積は、表示特性を左右する
ゲート・ドレイン間容量Cgdを規定し、このゲート・ド
レイン間容量Cgdの大きさが基板面内でばらつくと、表
示品質が劣化する。このため、実際の生産工程において
は、露光装置のアライメント精度を±1μm以下に制御
し、アライメントズレを可能な限り小さく抑えている。
基板の製造に要求されるアライメント精度は非常に高
く、この要求に対応する露光装置が開発され・実用化さ
れている。しかし、アライメント精度の高い露光装置が
実用化される以前は、製造歩留まりを向上させるため、
アクティブマトリクス基板の配置レイアウトを工夫し、
アライメントマージンを大きくしていた。
悪かった時代に提案されたアクティブマトリクス基板の
レイアウトである。図示されている構成では、ドレイン
電極109が画素電極114から信号配線105に対し
て平行に延び、走査配線102と交差している。薄膜ト
ランジスタ110は、信号配線105と走査配線102
とが交差する部分およびその近傍に形成されている。こ
の例では、走査配線102も信号配線105も支線を有
しておらず、走査配線102そのものがゲート電極とし
て機能するとともに、信号配線105の一部がソース電
極108として機能する。
板は、次のようにして作製される。
61および不純物添加半導体層107を順次堆積した
後、第1のマスクを用いて不純物添加半導体層107お
よび透明導電膜161をパターンニングし、信号配線1
05、ドレイン電極109、および画素電極114を形
成する。
104、および金属薄膜102を順次積層した後、第2
のマスクを用い、金属薄膜102、ゲート絶縁膜10
4、および真性半導体層106を順次パターニングす
る。こうして、金属薄膜102から走査配線102およ
び補助容量配線113を形成する。
信号配線105およびドレイン電極109に対し、後に
形成する走査配線102の位置が多少ずれたとしても、
信号配線105と走査配線102との重なり、および、
ドレイン電極109と走査配線102の重なりを確保す
ることができ、ゲート・ドレイン間容量Cgdのバラツキ
も抑制される。
106が走査配線102の下層レベルに存在しており、
全ての信号配線105を横切るようにして直線状に長く
延びている。このため、薄膜トランジスタ110をオン
状態にするための走査信号(選択信号)を走査配線10
5に入力したとき、図示されているドレイン電極109
と、このドレイン電極109の図中左側に位置する信号
配線105との間における半導体層106が薄膜トラン
ジスタ110のチャネル領域として機能するだけではな
く、ドレイン電極109とドレイン電極109の図中右
側に位置する信号配線105との間における半導体層1
06も寄生トランジスタのチャネル領域として機能して
しまう。このため、左右に隣接する画素間でクロストー
クが発生し、アクティブマトリクス型液晶表示装置の特
徴である高い表示コントラストを達成することができな
い。
ような構成を有するアクティブマトリクス基板が提案さ
れた(特開昭61−108171号公報)。このアクテ
ィブマトリクス基板の基本的な構造は、図45に示すア
クティブマトリクス基板の基本構成と同じである。相違
点は、走査配線102に支線(ゲート電極103)が設
けられておらず、直線状に延びる走査配線102自体が
ゲート電極として機能する点と、ドレイン電極109が
信号配線105に対して平行に延びている点にある。こ
のような構成を採用することにより、多少のアライメン
トズレが生じても、薄膜トランジスタ110は正常に動
作し、ドレイン電極109と走査配線102との重なり
領域の面積も変動しないため、容量Cgdのバラツキを抑
えることができる。
ジンを10〜20μm程度にまで拡大することができ
る。しかし、現在、アクティブマトリクス基板の製造に
使用されている露光装置のほとんどが±1μm以内のア
ライメント精度を達成しているため、結局のところ図4
7の構造は採用されず、開口率の向上、不良発生時の修
正を容易にする等の目的のため、図45の構造が採用さ
れている場合が多い。
素電極と信号配線とを別レイヤに形成し、画素電極を信
号配線上に重ねる構造も提案されている(特開63−2
79228公報等)。このような構成では、画素電極と
信号配線とが別のレイヤに形成され、画素電極と信号配
線との隙間を無くすことができるため、画素電極の面積
(開口率)を拡大することができ、液晶表示装置の消費
電力を抑えることができる。
化するため、ガラス基板に代え、ガラス基板よりも軽い
プラスチック基板を用いて液晶表示装置を製造すること
が試みられている。
は、製造プロセス中に大きく変化し、その変化量もプロ
セスによって変動するため、実用化の上で大きな支障を
きたしている。
する寸法変化率(以下、「基板伸縮率」と称する。)
は、製造プロセス中の処理温度やプラスチック基板が吸
収する水分の量によって強く影響される。例えば、温度
による基板伸縮率は、ガラス基板の場合3〜5ppm/
℃であるのに対し、プラスチック基板の場合は50〜1
00ppm/℃である。また、プラスチック基板の場
合、水分吸収による基板伸縮率は3000ppmにも達
する。
率は、製造プロセス中の全工程を経ることによって生じ
得る最大値である。本願発明者は、フォトリソグラフィ
工程におけるマスクアライメントの実際のズレ量を評価
するため、プラスチック基板上に薄膜トランジスタを作
製するプロセスを実際に行ない、2つのフォトリソクグ
ラフィー工程間に生じた基板伸縮率を測定した。その結
果、マスクアライメントの必要なフォトリソグラフィ工
程間で500〜1000ppm程度の基板伸縮が発生し
ていることがわかった。
チのプラスチック基板で生じると、基板サイズは64μ
m〜128μm変動することになる。このような範囲で
基板サイズの変動が生じると、従来のアクティブマトリ
クス基板の製造方法では、正常に動作する薄膜トランジ
スタを作製できなくなる。
なアライメントマージンを評価してみた。図48は、図
47の基本構造に対して信号配線105の線幅に相当す
るアライメントマージンを与えた場合のレイアウトを示
している。このレイアウトをもとに、図47の従来構造
を持つアクティブマトリクス基板(対角5インチ)で対
応可能な基板伸縮量を計算機シミュレーションにより求
めた。その結果を下記の表1に記載する。
が250μmの画素を有するアクティブマトリクス基板
では、±14μm以下のアライメントマージンしか得る
ことができない。この程度のアライメントマージンで
は、220ppm以下の基板伸縮率にしか対応できな
い。
を採用する限り、プラスチック基板を用いてアクティブ
マトリクス基板を製造することはできず、衝撃に弱く、
軽量化の困難なガラス基板を用いてアクティブマトリク
ス基板を製造するしかない。
であり、その主な目的は、プラスチック基板のように伸
縮率の大きな基板を用いても、アライメントズレに起因
する問題が生じないアクティブマトリクス基板およびそ
の製造方法を提供することにある。
に薄膜トランジスタアレイを集積したアクティブマトリ
クス基板を提供することにある。
マトリクス基板を用いて製造した表示装置を提供するこ
とにある。
マトリクス基板は、基板と、前記基板上に形成された複
数の走査配線と、絶縁膜を介して前記走査配線と交差す
る複数の信号配線と、前記基板上に形成され、対応する
走査配線上の走査信号に応答して動作する複数の薄膜ト
ランジスタと、薄膜トランジスタを介して、対応する信
号配線と電気的に接続され得る複数の画素電極とを備え
たアクティブマトリクス基板であって、各画素電極、お
よび、これに対応する薄膜トランジスタは、導電部材に
よって相互接続されており、前記画素電極および前記導
電部材は、それぞれ、隣接する異なる走査配線と交差し
ている。
板は、基板と、前記基板上に形成された複数の走査配線
と、複数の補助容量配線と、絶縁膜を介して前記走査配
線、補助容量配線と交差する複数の信号配線と、前記基
板上に形成され、対応する走査配線に印加される信号に
応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、薄膜トラ
ンジスタを介して、対応する信号配線と電気的に接続さ
れ得る複数の画素電極とと備えたアクティブマトリクス
基板であって、各画素電極、および、これに対応する薄
膜トランジスタは、導電部材によって相互に接続されて
おり、前記画素電極および前記導電部材は、それぞれ、
隣接する異なる走査配線と交差するとともに、また、隣
接する異なる補助容量配線とも交差している。
は、基板と、前記基板上に形成された複数の走査配線
と、複数の補助容量配線と、第1の絶縁膜を介して前記
走査配線、補助容量配線と交差する複数の信号配線と、
前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、薄
膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的に
接続され得る複数の下層画素電極と、第2の絶縁膜を介
して前記下層画素電極の上層に配置され、コンタクトホ
ールを介して前記下層画素電極と電気的に接続される複
数の上層画素電極とを備えたアクティブマトリクス基板
であって、前記信号配線、前記導電部材、および下層画
素電極は、いずれも、同一の導電膜をパターンニングす
ることによって形成され、各画素電極、および、これに
対応する薄膜トランジスタは、導電部材によって相互に
接続されており、前記下層画素電極および前記導電部材
は、それぞれ、隣接する異なる走査配線と交差するとと
もに、また、隣接する異なる補助容量配線とも交差して
いる。
は、基板と、前記基板上に形成された複数の走査配線
と、第1の絶縁膜を介して前記走査配線と交差する複数
の信号配線と、前記基板上に形成され、対応する走査配
線に印加される信号に応答して動作する複数の薄膜トラ
ンジスタと、薄膜トランジスタを介して、対応する信号
配線と電気的に接続され得る複数の下層画素電極と、第
2の絶縁膜を介して前記下層画素電極の上層に配置さ
れ、コンタクトホールを介して前記下層の画素電極と電
気的に接続される複数の上層画素電極とを備えたアクテ
ィブマトリクス基板であって、前記信号配線、前記導電
部材、および下層画素電極は、いずれも、同一の導電膜
をパターンニングすることによって形成され、前記下層
画素電極および上層画素電極によって構成される画素電
極、および、これに対応する薄膜トランジスタは、前記
導電部材によって相互に接続されており、前記下層画素
電極および前記導電部材は、それぞれ、隣接する異なる
走査配線と交差している。
は、基板と、前記基板上に形成された複数の走査配線
と、複数の補助容量配線と、絶縁膜を介して前記走査配
線、補助容量配線と交差する複数の信号配線と、前記基
板上に形成され、対応する走査配線に印加される信号に
応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、薄膜トラ
ンジスタを介して、対応する信号配線と電気的に接続さ
れ得る複数の下層画素電極と、絶縁膜を介して前記下層
の画素電極の上層に配置され、コンタクトホールを介し
て前記下層画素電極と電気的に接続される複数の上層画
素電極とを備えたアクティブマトリクス基板であって、
前記信号配線、前記導電部材、および下層画素電極は、
いずれも、同一の導電膜をパターンニングすることによ
って形成され、前記下層画素電極および上層画素電極に
よって構成される画素電極、および、これに対応する薄
膜トランジスタは、導電部材によって相互に接続されて
おり、隣接する前記走査配線および前記補助容量配線の
うち、一方は前記下層画素電極と交差し、他方は前記導
電部材と交差している。
から分岐して前記走査配線と交差するソース電極を備
え、前記導電部材と前記走査配線との交差部は、前記信
号配線と前記走査配線との交差部および前記ソース電極
と前記走査配線との交差部で挟まれている。
と前記導電部材との間の距離は、前記導電部材と前記ソ
ース電極との間の距離と略等しい。
ンジスタのチャネル部が隣合う信号配線のほぼ中央に位
置する。
ンジスタのチャネル部が前記上層画素電極によって覆わ
れている。
ランジスタの半導体層は、前記走査配線に対して自己整
合的に形成されており、前記信号配線および導電部材
は、前記半導体層と交差するように配置されている。
配線および導電部材は、前記半導体層を乗り超えるよう
に配置されており、前記半導体層のチャネル領域は、前
記走査配線に対して自己整合的に形成されたチャネル保
護層によって覆われている。
ネル保護層の側面のうち、前記信号配線および導電部材
が延伸する方向に平行な側面は、前記信号配線および導
電部材の外側の側面に整合している。
ネル保護層の側面のうち、前記走査配線が延伸する方向
に対して平行な2つの側面間距離は、前記走査配線の線
幅よりも狭い。
部材は、前記導電部材に接続されている画素電極から前
記信号配線に対して平行な方向に延長しており、前記導
電部材の先端から、前記導電部材に接続された画素電極
の反対側の端までの距離が走査配線間隔の1倍より長
く、走査配線間隔の2倍未満である。
配線、前記導電部材、および前記画素電極は、いずれ
も、同一の導電膜をパターニングすることによって形成
された導電層を含んでいる。
配線、前記導電部材、および前記画素電極は、いずれ
も、同一の透明導電膜をパターニングすることによって
形成された透明導電層を含んでおり、前記信号配線に含
まれる前記透明導電層の上には、遮光性を有する膜が配
置されている。
性を有する膜の電気抵抗率は、前記透明導電層の電気抵
抗率よりも低い金属から形成されている。
配線および前記信号配線は、表示領域内において、前記
基板の表面に平行な方位に突出する部分を有していな
い。
配線は遮光性金属から形成されている。
の走査配線の各々は、少なくとも前記薄膜トランジスタ
が形成される領域において、光を透過し得るスリット状
開口部分を有している。
の走査配線の各々は、少なくとも前記薄膜トランジスタ
が形成される領域において、複数の配線部分に分離され
ている。
の配線部分の各々の線幅は、前記走査配線を覆うネガ型
感光性樹脂層を形成した後、前記基板裏面側から前記基
板に光を照射し、それによって前記ネガ型感光性樹脂層
の一部を露光するとき、前記光の回折により、前記複数
の配線部分上に位置する前記ネガ型感光性樹脂層の実質
的に全部を感光させることができる大きさである。
配線に平行な方向に対する前記基板の伸縮率が、前記信
号配線に垂直な方向に対する前記基板の伸縮率よりも小
さくなるように、前記基板と前記信号配線との間の配置
関係が規定されている。
の走査配線は、表示領域よりも外側に延長されており、
各走査配線の延長部の長さは走査配線ピッチよりも大き
い。
電極上にカラーフィルタが形成されている。
は、プラスチックから形成されている。
は、プラスチック基板と、前記プラスチック基板上に形
成された第1の走査配線と、前記プラスチック基板上に
形成され、前記第1の走査配線に対して平行に配置され
た第2の走査配線と、前記プラスチック基板上に形成さ
れ、前記第2の走査配線に対して平行に配置された第3
の走査配線と、絶縁膜を介して前記第1から第3の走査
配線と交差する信号配線と、前記第1の走査配線を横切
る第1の画素電極と、前記第2の走査配線を横切る第2
の画素電極と、前記第2の走査配線に対して自己整合的
に形成された第1の薄膜トランジスタと、前記第3の走
査配線に対して自己整合的に形成された第2の薄膜トラ
ンジスタとを備え、前記第1の画素電極は、前記第2の
走査配線を横切る第1の導電部材によって前記第1の薄
膜トランジスタに接続され、前記第2の画素電極は、前
記第3の走査配線を横切る第2の導電部材によって前記
第2の薄膜トランジスタに接続されている。
のアクティブマトリクス基板と、前記アクティブマトリ
クス基板に対向する基板と、前記アクティブマトリクス
基板と前記対向基板との間に位置する光変調層とを備え
ている。
を備えていることを特徴とする。
製造方法は、基板上に複数の走査配線を形成する工程
と、前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上
にポジ型レジスト層を形成する工程と、前記基板の裏面
側から前記基板に光を照射し、それによって前記ポジ型
レジスト層を露光した後、現像により、前記走査配線に
整合した第1のレジストマスクを前記走査配線の上方に
形成する工程と、前記半導体層のうち前記第1のレジス
トマスクによって覆われていない部分を除去し、薄膜ト
ランジスタの半導体領域として機能する部分を含む線状
半導体層を前記走査配線に対して自己整合的に形成する
工程と、前記第1のレジストマスクを除去する工程と、
前記線状半導体層を覆うように導電膜を堆積する工程
と、第2のレジストマスクを用いて前記導電膜をパター
ニングすることにより、前記走査配線と交差する信号配
線および画素電極を形成するとともに、前記画素電極か
ら前記信号配線に平行に延長し、前記画素電極が交差し
ている走査配線に隣接する走査配線と交差する導電部材
を形成し、更に、前記線状半導体層をパターニングする
ことにより、前記信号配線および導電部材の下方に前記
薄膜トランジスタの半導体領域を形成する工程とを包含
する。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第2
のレジストマスクとして、前記信号配線および導電部材
を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導
電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い部分とを
有するレジストパターンを形成する工程と、前記導電膜
および線状半導体層のうち、前記レジストパターンに覆
われていない部分をエッチングする工程と、前記レジス
トパターンの相対的に薄い部分を除去する工程と、前記
導電膜のうち、前記レジストパターンの相対的に薄い部
分に覆われていた部分をエッチングし、前記信号配線お
よび前記導電部材を形成する工程とを包含する。
板の製造方法は、基板上に複数の走査配線を形成する工
程と、前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前
記絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層
上にポジ型レジスト層を形成する工程と、前記基板の裏
面側から前記基板に光を照射し、それによって前記ポジ
型レジスト層を露光した後、現像により、前記走査配線
に整合した第1のレジストマスクを前記走査配線の上方
に形成する工程と、前記半導体層のうち前記第1のレジ
ストマスクによって覆われていない部分を除去し、薄膜
トランジスタの半導体領域として機能する部分を含む線
状半導体層を前記走査配線に対して自己整合的に形成す
る工程と、前記第1のレジストマスクを除去する工程
と、前記線状半導体層を覆うように透明導電膜を堆積す
る工程と、前記透明導電膜上に遮光膜を堆積する工程
と、第2のレジストマスクを用いて前記遮光膜および透
明導電膜をパターニングすることにより、前記走査配線
と交差する信号配線および画素電極を形成するととも
に、前記画素電極から前記信号配線に平行に延長し、前
記画素電極が交差している走査配線に隣接する走査配線
と交差する導電部材を形成し、更に、前記線状半導体層
をパターニングすることにより、前記信号配線および導
電部材の下方に前記薄膜トランジスタの半導体領域を形
成する工程と、ネガ型感光性樹脂材料を前記基板上に塗
布する工程と、前記基板の裏面側から前記基板に光を照
射し、それによって前記ネガ型感光性樹脂材料を露光し
た後、現像することにより、非感光部分を除去し、ブラ
ックマトリクスを形成する工程とを包含する。
ガ型感光性樹脂材料を露光する際、前記走査配線および
遮光膜が形成されていない領域を透過する光を用いて、
前記信号配線、導電部材、および薄膜トランジスタの半
導体領域の上に位置する前記ネガ型感光性樹脂材料を感
光し、それよって、前記画素電極が形成されていない領
域を前記ブラックマトリクスによって覆う。
光膜のうち、前記ブラックマトリクスによって覆われて
ない部分をエッチングし、前記画素電極上に透光領域を
形成する。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第2
のレジストマスクとして、前記信号配線および導電部材
を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導
電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い部分とを
有するレジストパターンを形成する工程と、前記導電膜
および線状半導体層のうち、前記レジストパターンに覆
われていない部分をエッチングする工程と、前記レジス
トパターンの相対的に薄い部分を除去する工程と、前記
導電膜のうち、前記レジストパターンの相対的に薄い部
分に覆われていた部分をエッチングし、前記信号配線お
よび前記導電部材を形成する工程とを包含する。
製造方法は、基板上に複数の走査配線を形成する工程
と、前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上
にチャネル保護層を形成する工程と、前記チャネル保護
層上に第1のポジ型レジスト層を形成する工程と、前記
基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによって
前記第1のポジ型レジスト層を露光した後、現像によ
り、前記走査配線に整合した第1のレジストマスクを前
記走査配線の上方に形成する工程と、前記チャネル保護
層のうち前記第1のレジストマスクによって覆われてい
ない部分を除去し、前記走査配線の線幅よりも狭い線幅
を有するチャネル保護層を前記走査配線に対して自己整
合的に形成する工程と、前記チャネル保護層および半導
体層を覆うようにコンタクト層を堆積する工程と、前記
コンタクト層上に第2のポジ型レジスト層を形成する工
程と、前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、そ
れによって前記第2のポジ型レジスト層を露光した後、
現像により、前記走査配線に整合した第2のレジストマ
スクを前記走査配線の上方に形成する工程と、前記コン
タクト層および半導体層のうち前記第2のレジストマス
クによって覆われていない部分を除去し、線状コンタク
ト層、および薄膜トランジスタの半導体領域として機能
する部分を含む線状半導体層を前記走査配線に対して自
己整合的に形成する工程と、前記第2のレジストマスク
を除去する工程と、前記線状コンタクト層を覆うように
導電膜を堆積する工程と、第3のレジストマスクを用い
て前記導電膜をパターニングすることにより、前記走査
配線と交差する信号配線および画素電極を形成するとと
もに、前記画素電極から前記信号配線に平行に延伸し、
前記画素電極が交差している走査配線に隣接する走査配
線と交差する導電部材を形成し、更に、前記線状コンタ
クト層、チャネル保護層、および半導体層をパターニン
グすることにより、前記信号配線および導電部材の下方
に前記チャネル保護膜で上面が部分的に覆われた前記薄
膜トランジスタの半導体領域を形成する工程とを包含す
る。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第3
のレジストマスクとして、前記信号配線および導電部材
を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導
電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い部分とを
有するレジストパターンを形成する工程と、前記導電
膜、線状コンタクト層、線状チャネル保護層、および線
状半導体層のうち、前記レジストパターンに覆われてい
ない部分をエッチングする工程と、前記レジストパター
ンの相対的に薄い部分を除去する工程と、前記導電膜お
よびコンタクト層のうち、前記レジストパターンの相対
的に薄い部分によって覆われていた部分をエッチング
し、前記信号配線および前記導電部材を分離して形成す
る工程とを包含する。
製造方法は、基板上に複数の走査配線を形成する工程
と、前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、前記
絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上
にチャネル保護層を形成する工程と、前記チャネル保護
層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、前記基板の
裏面側から前記基板に光を照射し、それによって前記ポ
ジ型レジスト層を露光した後、現像により、前記走査配
線に整合した第1のレジストマスクを前記走査配線の上
方に形成する工程と、前記チャネル保護層のうち前記第
1のレジストマスクによって覆われていない部分を除去
し、チャネル保護層を前記走査配線に対して自己整合的
に形成する工程と、前記チャネル保護層および半導体層
を覆うようにコンタクト層を堆積する工程と、前記コン
タクト層を覆うように導電膜を堆積する工程と、第2の
レジストマスクを用いて、前記導電膜をパターニングす
ることにより、前記走査配線と交差する信号配線および
画素電極を形成するとともに、前記画素電極から前記信
号配線に沿って延伸し、前記画素電極が交差している走
査配線に隣接する走査配線と交差する導電部材を形成
し、更に、前記コンタクト層、チャネル保護層、および
半導体層をパターニングすることにより、前記信号配線
および導電部材の下方に前記チャネル保護膜で上面が覆
われた前記薄膜トランジスタの半導体領域を形成する工
程とを包含する。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第2
のレジストマスクとして、前記信号配線および導電部材
を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導
電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い部分とを
有するレジストパターンを形成する工程と、前記導電
膜、コンタクト層、チャネル保護層、および半導体層の
うち、前記レジストパターンに覆われていない部分をエ
ッチングする工程と、前記レジストパターンの相対的に
薄い部分を除去する工程と、前記導電膜およびコンタク
ト層のうち、前記レジストパターンの相対的に薄い部分
によって覆われていた部分をエッチングし、前記信号配
線および前記導電部材を分離して形成する工程とを包含
する。
ンタクト層の形成前に、裏面露光法により、前記半導体
層を前記走査配線に対して自己整合的に形成する。
ジストパターンの相対的に薄い部分を除去した後、前記
導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパター
ンの相対的に薄い部分によって覆われていた部分をエッ
チングする際、前記半導体層の露出部分をエッチング
し、前記チャネル保護層の下方に薄膜トランジスタの半
導体領域を残す。
ス基板の製造方法は、基板上に半導体膜を形成する工程
と、前記半導体膜上に第1導電膜を形成する工程と、前
記第1導電膜および前記半導体膜をパターニングするこ
とにより、複数の信号配線、複数の画素電極、および各
画素電極から前記信号配線に沿って延びる導電部材を形
成するとともに、前記信号配線と前記導電部材との間の
領域に位置する前記半導体膜は除去しないで残す工程
と、前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜
上に第2導電膜を形成する工程と、前記第2導電膜をパ
ターニングすることにより、前記信号配線、画素電極お
よび導電部材と交差する複数の走査配線を形成するとと
もに、前記信号配線と前記導電部材との間の領域に位置
する前記半導体膜のうち、前記走査配線の下方に位置す
る部分以外の部分をエッチングする工程とを包含する。
膜および前記半導体膜をパターニングする工程は、前記
信号配線、前記画素電極、および前記導電部材を規定す
る相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導電部材と
の間の領域を規定する相対的に薄い部分とを有するレジ
ストマスクを形成する工程と、前記第1導電膜および前
記半導体膜のうち、前記レジストマスクに覆われていな
い部分をエッチングする工程と、前記レジストマスクか
ら前記相対的に薄い部分を除去する工程と、前記第1導
電膜のうち、前記レジストマスクの前記相対的に薄い部
分によって覆われていた部分をエッチングする工程と包
含する。
基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極
を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁
膜上に半導体層を形成する工程と、前記半導体層上にポ
ジ型レジスト層を形成する工程と、前記基板の裏面側か
ら前記基板に光を照射し、それによって前記ポジ型レジ
スト層を露光した後、現像により、前記ゲート電極に整
合した第1のレジストマスクを前記ゲート電極の上方に
形成する工程と、前記半導体層のうち前記第1のレジス
トマスクによって覆われていない部分を除去し、薄膜ト
ランジスタの半導体領域として機能する部分を含む半導
体層を前記ゲート電極に対して自己整合的に形成する工
程と、前記第1のレジストマスクを除去する工程と、前
記半導体層を覆うように導電膜を堆積する工程と、第2
のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニングす
ることにより、前記ゲート電極と交差するソース電極お
よびドレイン電極を形成し、更に、前記半導体層をパタ
ーニングすることにより、前記ソース電極およびドレイ
ン電極の下方に前記薄膜トランジスタの半導体領域を形
成する工程とを包含する。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第2
のレジストマスクとして、前記ソース電極およびドレイ
ン電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソース電極
と前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する相対的に
薄い部分とを有するレジストパターンを形成する工程
と、前記導電膜および半導体層のうち、前記レジストパ
ターンに覆われていない部分をエッチングする工程と、
前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、前記導電膜のうち、前記レジストパターンの相対
的に薄い部分に覆われていた部分をエッチングし、前記
ソース電極およびドレイン電極を形成する工程とを包含
する。
ス電極は、前記走査配線と交差するように直線状に延び
る信号配線の一部であり、前記ドレイン電極は、画素電
極から前記信号配線に沿って平行に延びている。
ス基板の製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工
程と、前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する工
程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程
と、前記半導体層上にチャネル保護層を形成する工程
と、前記チャネル保護層上に第1のポジ型レジスト層を
形成する工程と、前記基板の裏面側から前記基板に光を
照射し、それによって前記第1のポジ型レジスト層を露
光した後、現像により、前記ゲート電極に整合した第1
のレジストマスクを前記ゲート電極の上方に形成する工
程と、前記チャネル保護層のうち前記第1のレジストマ
スクによって覆われていない部分を除去し、前記チャネ
ル保護層を前記ゲート電極に対して自己整合的に配置す
る工程と、前記チャネル保護層および半導体層を覆うよ
うにコンタクト層を堆積する工程と、前記コンタクト層
上に第2のポジ型レジスト層を形成する工程と、前記基
板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによって前
記第2のポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記ゲート電極に整合した第2のレジストマスクを前記
ゲート電極の上方に形成する工程と、前記コンタクト層
および半導体層のうち前記第2のレジストマスクによっ
て覆われていない部分を除去し、コンタクト層、チャネ
ル保護層、および薄膜トランジスタの半導体領域として
機能する部分を含む半導体層を前記ゲート電極に対して
自己整合的に形成する工程と、前記第2のレジストマス
クを除去する工程と、前記コンタクト層を覆うように導
電膜を堆積する工程と、第3のレジストマスクを用いて
前記導電膜をパターニングすることにより、前記ゲート
電極と交差するソース電極およびドレイン電極を形成
し、更に、前記コンタクト層、チャネル保護層、および
半導体層をパターニングすることにより、前記ソース電
極およびドレイン電極の下方に前記チャネル保護膜で上
面が部分的に覆われた前記薄膜トランジスタの半導体領
域を形成する工程とを包含する。
トランジスタの半導体層を形成する工程は、前記第3の
レジストマスクとして、前記ソース電極およびドレイン
電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソース電極と
前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する相対的に薄
い部分とを有するレジストパターンを形成する工程と、
前記導電膜、コンタクト層、および半導体層のうち、前
記レジストパターンに覆われていない部分をエッチング
する工程と、前記レジストパターンの相対的に薄い部分
を除去する工程と、前記導電膜およびコンタクト層のう
ち、前記レジストパターンの相対的に薄い部分に覆われ
ていた部分をエッチングし、前記ソース電極およびドレ
イン電極を分離して形成する工程とを包含する。
ル保護層の幅は前記半導体領域の幅よりも狭く設定され
る。
製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、前
記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、前記半
導体層上にチャネル保護層を形成する工程と、前記チャ
ネル保護層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、前
記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによっ
て前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、前
記ゲート電極に整合した第1のレジストマスクを前記ゲ
ート電極の上方に形成する工程と、前記チャネル保護層
のうち前記第1のレジストマスクによって覆われていな
い部分を除去し、前記チャネル保護層を前記ゲート電極
に対して自己整合的に配置する工程と、前記チャネル保
護層および半導体層を覆うようにコンタクト層を堆積す
る工程と、前記コンタクト層を覆うように導電膜を堆積
する工程と、第2のレジストマスクを用いて前記導電膜
をパターニングすることにより、前記ゲート電極と交差
するソース電極およびドレイン電極を形成し、更に、前
記コンタクト層、チャネル保護層、および半導体層をパ
ターニングすることにより、前記ソース電極およびドレ
イン電極の下方に前記チャネル保護膜で上面が部分的に
覆われた前記薄膜トランジスタの半導体領域を形成する
工程とを包含する。
トランジスタの半導体領域を形成する工程は、前記第2
のレジストマスクとして、前記ソース電極およびドレイ
ン電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソース電極
と前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する相対的に
薄い部分とを有するレジストパターンを形成する工程
と、前記導電膜、コンタクト層、および半導体層のう
ち、前記レジストパターンに覆われていない部分をエッ
チングする工程と、前記レジストパターンの相対的に薄
い部分を除去する工程と、前記導電膜およびコンタクト
層のうち、前記レジストパターンの相対的に薄い部分に
よって覆われていた部分をエッチングし、前記信号配線
および前記導電部材を分離して形成する工程とを包含す
る。
ンタクト層の形成前に、裏面露光法により、前記半導体
層を前記ゲート電極に対して自己整合的に形成する。
ジストパターンの相対的に薄い部分を除去した後、前記
導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパター
ンの相対的に薄い部分によって覆われていた部分をエッ
チングする際、前記半導体層の露出部分をエッチング
し、前記チャネル保護層の下方に薄膜トランジスタの半
導体領域を残す。
記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上
に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜を介し
て前記ゲート電極の上方に形成された半導体層と、前記
半導体層と交差するように形成されたソース電極と、前
記半導体層と交差するように形成されたドレイン電極と
を備え、前記半導体層の側面のうち、前記ソース電極お
よびドレイン電極が延びる方向に平行な側面は、前記ソ
ース電極およびドレイン電極の外側の側面に整合してい
る。
体層の側面のうち、前記ゲート電極が延びる方向に平行
な側面は、前記ゲート電極の側面に整合している。
ス電極と前記半導体層の間、および前記ドレイン電極と
前記半導体層との間には、コンタクト層が設けられてい
る。
と、前記基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート
電極上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜
を介して前記ゲート電極の上方に形成された半導体層
と、前記半導体層上に形成されたチャネル保護層と、前
記チャネル保護層と交差するように形成されたソース電
極と、前記チャネル保護層と交差するように形成された
ドレイン電極とを備え、前記チャネル保護層の側面のう
ち、前記ソース電極およびドレイン電極が延びる方向に
平行な側面は、前記ソース電極およびドレイン電極の外
側の側面に整合している。
保護層の側面のうち、前記ゲート電極が延びる方向に平
行な2つの側面間距離は前記ゲート電極の線幅よりも狭
い。
の側面のうち、前記ゲート電極が延びる方向に平行な側
面は、前記ゲート電極の側面に整合している。
の側面のうち、前記ソース電極およびドレイン電極が延
びる方向に平行な側面は、前記ソース電極およびドレイ
ン電極の外側の側面に整合している。
極と前記半導体層の間、および前記ドレイン電極と前記
半導体層との間には、コンタクト層が設けられている。
参照しながら、本発明によるアクティブマトリクス基板
の第1の実施形態を説明する。
態におけるアクティブマトリクス基板100のレイアウ
ト構成を模式的に示した平面図である。
ポリエーテルスルホン(PES)等のプラスチック材料
から形成された絶縁性基板(以下、「プラスチック基
板」と称する。)1と、プラスチック基板1上に形成さ
れた薄膜トランジスタアレイ構造を備えている。
配線2および信号配線5が互いに直交するように配列さ
れている。走査配線2および信号配線5は、異なるレイ
ヤに属しており、中間レイヤに設けられた絶縁膜によっ
て電気的に絶縁分離されている。図1では、簡明化のた
め、7本の走査配線2と8本の信号配線5が示されてい
るが、実際には多数の走査配線2および信号配線5が配
列されている。
には、図1において不図示の薄膜トランジスタが形成さ
れている。この薄膜トランジスタを介して信号配線5と
電気的に接続される画素電極14が走査配線2を乗り越
えるように配置されている。
ブマトリクス基板100の表示領域の一部を拡大したレ
イアウト図であり、同一の画素列に属する2つの画素領
域を示している。
画素電極14からは、信号配線5に対して平行な方向
(Y軸方向)に導電部材9が長く延伸している。導電部
材9は薄膜トランジスタ10のドレイン電極として機能
するものであり、画素電極14と薄膜トランジスタ10
とを電気的に相互接続する。
を構成する半導体層が走査配線2に対して自己整合的に
形成されており、この半導体層を乗り越えるようにして
信号配線5および導電部材(ドレイン電極)9が配置さ
れている。或る任意の薄膜トランジスタ10に接続され
るドレイン電極9と、そのドレイン電極9に接続される
画素電極14とは、隣接する別々の走査配線2を横切っ
ている。図1および図2に示されている例においては、
+Y側から−Y側に向かって走査配線2が選択的に順次
駆動される場合、先に選択駆動される走査配線2と交差
する位置に画素電極14が配置されており、この画素電
極14から延びるドレイン電極9は、その次に選択駆動
される走査配線2と交差するように配されている。この
場合、画素電極14と、これに重なる走査配線2との間
で補助容量が形成される。走査配線の駆動方法は+Y側
から−Y側に向かって進行する線順次駆動に限定され
ず、例えば、+Y側から−Y側に向かって進行するイン
タレース駆動や、−Y側から+Y側に向かって進行する
線順次駆動を採用してもよい。
3(a)は、図2のA−A’線断面図であり、図3
(b)は、図2のB−B’線断面図である。図3(c)
は、走査配線2と、その上に位置している薄膜トランジ
スタ10の半導体層6および7を模式的に示す斜視図で
ある。
3(a)に示されるように、下層レベルから順番に、ゲ
ート電極として機能する走査配線2、ゲート絶縁膜4、
真性半導体層6、および、不純物添加半導体層7を含む
積層構造を有している。本実施形態の真性半導体層6
は、ノンドープのアモルファスシリコンから形成されて
おり、不純物添加半導体層7はリン(P)などのn型不
純物が高濃度にドープされたn+微結晶シリコンから形
成されている。信号配線5およびドレイン電極9は、そ
れぞれ、コンタクト層として機能する不純物添加半導体
層7を介して、半導体層6のソース領域およびドレイン
領域と電気的に接続されている。このことから明らかな
ように、本実施形態では、直線状に延びる信号配線5の
一部(走査配線2と交差している部分)が薄膜トランジ
スタ10のソース電極8として機能している。
のうち、ソース領域Sとドレイン領域Dとの間の領域3
1はチャネル領域として機能し、チャネル領域31の上
面には不純物添加半導体層7が存在していない。本実施
形態では、チャネルエッチ型のボトムゲート薄膜トラン
ジスタを採用しており、半導体層6のチャネル部の上面
は、不純物添加半導体層7を除去する際に、薄くエッチ
ングされている。
面のうち、走査配線2が延びる方向に平行な側面は、走
査配線2の側面に「整合」している。このような構成
は、後述するように、裏面露光法を用いて行なう自己整
合プロセスによって実現することができる。また、半導
体層6および7の他の側面、信号配線5およびドレイン
電極9の外側の側面と「整合」している。このような構
成は、後述するように、信号配線5およびドレイン電極
9のパターニングと、下層に位置する半導体層6および
7のパターニングとを同一マスクを用いて行うことによ
り実現することができる。なお、本明細書における「整
合」とは、或るレイヤに属するパターンエッジの位置が
他のレイヤに属するパータンエッジの位置と完全に一致
している場合だけではなく、或る程度ずれている場合を
広く含むものとする。この「ずれ」は、マスクの合わせ
ずれに起因して生じるものではなく、例えば、共通のマ
スク(レジストマスクなど)を用いて複数のレイヤのパ
ターンを順次形成する場合に各レイヤにおけるサイドエ
ッチ量が変化することによって生じ得るものである。
「整合」とは、異なるレイヤに属するパターンがマスク
の合わせずれに影響されない配置関係を有している状態
を意味するものとする。
(b)を参照すると、画素電極14が形成されている領
域においても、走査配線2上に半導体層6および7が存
在していることがわかる。ただし、画素電極が形成され
ている領域内における半導体層6および7は、図3
(c)から明らかなように、薄膜トランジスタ10を構
成する半導体層6および7からは分離されており、トラ
ンジスタ動作を行なうことはない。このため、同一行
(走査配線)に属する画素間でクロストークが生じるこ
とはない。
極9、および画素電極14のすべてが1枚の透明電極膜
をパターニングすることにより得られた透明導電層から
構成され、信号配線5、ドレイン電極9、および画素電
極14のすべてが同一レイヤに属している。信号配線
5、ドレイン電極9、および画素電極14は、保護絶縁
膜11によって覆われ、その上にはカラーフィルタ33
が設けられている。
続するドレイン電極9は、前述したように、画素電極1
4から信号配線5に対して平行に延伸し、ドレイン電極
9に接続されるべき薄膜トランジスタ10を選択駆動
(スイッチング)する走査配線2と交差している。この
ドレイン電極9は、対応する走査配線2以外の走査配線
とは交差しないようにレイアウトされている。すなわ
ち、ドレイン電極9の先端(図2の−Y方向側の端部)
と画素電極14の反対側エッジ(図2の+Y方向側の端
部)との間の距離は、走査配線間隔の1倍より長く、し
かも、2倍未満に設定されている。これに対し、従来の
アクティブマトリクス基板では、図27(a)示すよう
に、ドレイン電極9の先端と画素電極14の反対側エッ
ジとの間の距離は、走査配線間隔の1倍以下である。
9および画素電極14の構成をより詳細に説明する。
極14の−X側および−Y側の角部から信号配線5に向
かって短く突出した部分(接続部15)と、接続部15
から信号配線5に対して平行な方向(−Y側)に長く延
びる部分(延長部16)とから構成されている。ドレイ
ン電極9の−Y側端と、ドレイン電極9に接続されてい
る画素電極14の−Y側端との間の距離を「ドレイン電
極9の長さ(Ld)」と定義すると、ドレイン電極9の
長さLdは以下の式1のように示される。 Ld=Ppitch−DDgap−Ycon (式1) ここで、Ppitchは画素ピッチ、DDgapはドレイン電極
間ギャップ、Yconは接続部15の幅である。
走査配線2を形成した後、プラスチック基板1が大きく
伸縮して実際の走査配線ピッチが予測できない変動を示
したとしても、図2に示す構成によれば、信号配線5、
ドレイン電極9、および画素電極14をパターニングす
るとき、これらを走査配線2と確実に交差させるように
位置合わせできる。
4)との間のアライメントに必要なマージンは、ドレイ
ン電極9の長さLdを大きくするほど拡がる。画素ピッ
チPp itchを一定と仮定した場合において、ドレイン電
極9の長さLdを大きくするためには、DDgapおよびY
conを出きる限り小さくすればよい。しかし、DDgapや
Yconの下限値は、パターニングを行なう際のフォトリ
ソグラフィおよびエッチング技術によって規定され、限
界がある。画素電極14の各々を確実に分離し、また、
接続部15の狭小化や切断を回避するには、パターニン
グ工程でのエッチングマージンを充分に確保する必要が
ある。
は、開口率向上の観点から可能な限り小さく設定される
ため、ドレイン電極9の長さLdを最大化するには、ド
レイン電極間ギャップDDgapを画素電極間ギャップP
Pgapに等しい大きさに設定すれば良い。このように設
定した場合、下記の式2が成立する。 Ld=Ppitch−PPgap−Ycon (式2)
アウトが示されているが、ドレイン電極9の長さL
dは、式2で定まる値を有している必要はなく、必要な
アライメントマージンを確保できる値を有していれば良
い。
たサイズYpixは、以下の式3で示される。 Ypix=Ppitch−PPgap (式3)
4が成立する。 Ld=Ypix−Ycon (式4)
4)との間のアライメントマージンΔYは、走査配線2
の幅をGwidthとした場合、下記の式5で示される。 ΔY=Ld−PPgap−Gwidth (式5)
ドレイン電極9(画素電極14)を形成するためのリソ
グラフィ工程を行なうまでの間に、プラスチック基板1
が伸びるか縮むかがわかっている場合、表示領域内で最
も端(上端または下端)に位置する画素に最も大きなア
ライメントマージンを与えることが好ましい。
る場合の配置例を示している。図4(a)の配置例で
は、表示領域内の−Y側端部に位置する画素の薄膜トラ
ンジスタ10および走査配線2がドレイン電極9のエッ
ジ9Eの近傍と重なるようにしている。図4(a)の場
合、プラスチック基板1の延びによって走査配線ピッチ
が画素ピッチよりも大きくなるため、走査配線2とドレ
イン電極9との交差部は、+Y方向に位置する画素ほ
ど、対応するドレイン電極9のエッジ9Eから離れるよ
うにシフトする。しかし、本実施形態の構成によれば、
上記交差部のシフトを吸収する充分なアライメントマー
ジンΔYが与えられるため、表示領域内の+Y側端部に
位置する画素(不図示)においても、走査配線2とドレ
イン電極9(画素電極14)との間で適切な交差が確保
される。
縮む場合の配置例を示している。図4(b)の配置例で
は、表示領域内の−Y側端部に位置する画素の走査配線
2が画素電極14のエッジ14Eの近傍と重なるように
している。図4(b)の場合は、基板の収縮によって走
査配線ピッチが画素ピッチよりも小さくなるため、走査
配線2と画素電極14との交差部は、+Y方向に位置す
る画素ほど、対応する画素電極14のエッジ14Eから
離れるようにシフトする。しかし、本実施形態の構成に
よれば、上記交差部のシフトを吸収する充分なアライメ
ントマージンΔYが与えられるため、表示領域内の+Y
側端部に位置する画素(不図示)においても、走査配線
2とドレイン電極9(画素電極14)との間で適切な交
差が確保される。
にも対応できるようにするには、図5に示すように、プ
ラスチック基板1の中央部付近で、ドレイン電極9の中
央部と走査配線の中心線とをできる限り一致させるよう
にする。これにより、プラスチック基板1の伸み/縮み
のいずれにも対応できるようになる。
は、以下の式6で表される。 ±Δy=±(ΔY/2−dY) (式6) ここで、dYは露光装置のアライメント精度である。
ウトによれば、プラスチック基板1の伸縮に伴って走査
配線ピッチの増加/減少が生じても、これに対応できる
大きなアライメントマージンがあるため、基板上のどこ
の位置においても薄膜トランジスタ10を作製し、トラ
ンジスタ特性や寄生容量の基板内バラツキを低減でき
る。
イン電極9、および画素電極14の全ては同一の透明導
電膜をパターニングすることによって形成されているた
め、信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極14
の配置関係について、アライメントズレを考慮する必要
はない。
査配線2と信号配線5との交差部における寄生容量を低
減するため、図49に示すように配線の交差部分にくび
れを設けるのが一般的であった。しかし、本実施形態で
は、図2に示すように表示領域内の走査配線2および信
号配線5の側面に凹部や凸部を設けていない構成を採用
している。こうすることにより、走査配線2と信号配線
5との間でアライメントズレが生じたとしても、薄膜ト
ランジスタ10のゲート・ドレイン間容量Cgd、オン電
流、走査配線・信号配線の交差部容量、補助容量などの
特性変化を抑えることができる。
しながら、アクティブマトリクス基板100の製造方法
を詳細に説明する。図6は、主なプロセスステップにお
ける2つの画素領域を示す平面図であり、図7Aおよび
図7Bは、図6のA−A’線断面およびB−B’線断面
を示す工程断面図である。
示すように、プラスチック基板1上に複数の走査配線2
を形成する。走査配線2は、スパッタ法などを用いて、
例えば厚さ200nm程度のタンタル(Ta)膜をプラ
スチック基板1上に堆積した後、フォトリソグラフィお
よびエッチング工程でTa膜をパターニングすることに
よって得られる。走査配線2のパターンは、上記フォト
リソグラフィで用いるマスク(第1マスク)によって規
定される。走査配線2の幅は上記のGwidthで示され、
例えば4.0〜20μm程度に設定され得る。一方、走
査配線2のピッチ(走査配線ピッチ)は、上記のフォト
リソグラフィ工程の段階で例えば150〜400μm程
度に設定され得る。ただし、走査配線ピッチは、その後
の製造プロセス工程を経るうちに、プラスチック基板1
が熱や水分の影響を受けて伸縮するため、画素電極14
などを形成するためのフォトリソグラフィ工程を行なう
までに設定値から500〜1000ppm程度は変動し
てしまう。
気相成長法(CVD法)により、シリコンナイトライド
(SiNx)からなるゲート絶縁膜(厚さ200〜50
0nm程度)4をプラスチック基板1上に堆積して走査
配線2を完全に覆った後、ノンドープのアモルファスシ
リコン層(真性半導体層、厚さ100〜200nm程
度)6およびP(リン)等のn型不純物がドープされた
不純物添加半導体層(厚さ10〜50nm程度)7をゲ
ート絶縁膜4上に積層する。真性半導体層6は、アモル
ファスシリコンから形成される代わりに、多結晶シリコ
ンや微結晶シリコン等から形成されても良い。また、半
導体層6には微量の不純物が不可避的に混入していても
よい。
トリソグラフィ工程で、不純物添加半導体層7上にポジ
型レジスト膜90を塗布した後、プラスチック基板1の
裏面側からレジスト膜90に光を照射する(裏面露
光)。このとき、遮光性を有する走査配線2が1種のオ
プティカルマスクとして機能するため、レジスト膜90
のうち走査配線2の真上に位置する部分は露光されず、
走査配線2の存在しない領域の上に位置する部分が露光
される。この後、現像を行なうことにより、図7Aの
(d)に示すように、走査配線2の平面レイアウトと同
様の平面レイアウトを持つレジストマスク90が走査配
線2上に形成される。このレジストマスク90を用いて
不純物添加半導体層7および真性半導体層6を順次エッ
チングすることにより、半導体層6および7を走査配線
2上に自己整合的に形成することができる(図7A
(e))。
た不純物添加半導体層7の上面形状を示しており、不純
物添加半導体層7の下層レベルには真性半導体層6およ
び走査配線2が位置している。この段階における半導体
層6および7は、画素毎に区分されておらず、走査配線
2上を直線(ライン)状に延びている。なお、露光条件
やエッチング条件を調整することにより、走査配線2の
幅と半導体層6および7の幅との間に差異を与えること
も可能である。
て半導体層のパターニングを行なうため、薄膜トランジ
スタ10は走査配線2上に配置されることになる(図2
参照)。通常、走査配線を形成した後に薄膜トランジス
タのための半導体層を形成する場合、走査配線に対する
半導体層パターンのアライメントを高精度で実行する必
要があるが、プラスチック基板上では伸縮による位置ズ
レ大きくなるため、薄膜トランジスタアレイをプラスチ
ック基板上に作製することは実現困難である。これに対
し、本実施形態のように裏面露光法を採用すれば、半導
体層6のパターンと走査配線2とのアライメントが不要
になるため、アライメントマージンを考慮する必要がな
くなる。
限定されず、遮光性を有する導電材料であれば良い。遮
光性は裏面露光法を採用するために必要である。Ta以
外の走査配線材料として、電気抵抗が比較的低く、製造
プロセスに対する適合性に優れているという理由から、
Al、Mo/Al、TiN/Al/Ti、TaN/Ta
/TaN等の積層膜やAl系合金等を好適に用いること
ができる。
膜90を除去した後、図7Bの(a)に示すように、プ
ラスチック基板1の最上面にインジウム・ティン・オキ
サイド(ITO)からなる透明導電膜91を堆積する。
透明導電膜91の材料はITOに限定されるものではな
く、可視光を充分に透過し得る導電性材料であれば良
い。例えばIXOからなる透明導電膜を用いても良い。
ング工程で透明導電膜91をパターニングすることによ
り、透明導電膜91から信号配線5、ドレイン電極9、
および画素電極14を形成する。信号配線5、ドレイン
電極9、および画素電極14のレイアウトは、上記フォ
トリソグラフィ工程に用いるマスク(第2マスク)によ
って規定される。以下、第2マスクを用いて行なうパタ
ーニング工程を詳細に説明する。
(c)および図7Bの(b)に示すようなレジストマス
ク92を形成する。図示されているレジストマスク92
は、信号配線5、ドレイン電極9、画素電極14の形状
を規定する相対的に厚いレジスト部分(厚さ:1.5〜
3.0μm程度)92aと、信号配線5とドレイン電極
9との間の領域を規定する相対的に薄いレジスト部分
(厚さ:0.3〜1.0μm程度)92bとを有してい
る。
ストマスク92の構成を更に詳細に説明する。図8
(a)は、レジストマスク92の一部を示す部分拡大図
であり、信号配線5、ドレイン電極9の端部、および画
素電極14の角部を含む領域を拡大して示している。図
8(b)、(c)および(d)は、それぞれ、図8
(a)のC−C’線断面図、D−D’線断面図、および
E−E’線断面図である。図9は、図8に示されるレジ
ストマスクの模式的斜視図である。
したレジスト膜に対する露光を行なう際、レジスト膜の
うち、信号配線5とドレイン電極9との間の領域に位置
する部分に適量の光を照射することで得られる(ハーフ
露光法)。このような露光は、オプティカルマスクの適
切な位置にスリットパターンを形成しておけば、光の干
渉効果を利用して実現できる。
状を持ったレジストマスク92を用いて、透明導電膜9
1、不純物添加半導体層7、および真性半導体層6を順
次エッチングする。図7Bの(c)は、このエッチング
が完了した段階の断面を示している。この段階におい
て、薄膜トランジスタ10のチャネル領域31はレジス
トマスク92の相対的に薄い部分92bによって覆われ
ているため、チャネル領域31上の透明導電膜91およ
び不純物添加半導体層7は全くエッチングされない。し
たがって、上記エッチングにより、それまでライン形状
だった半導体層6は分離されてアイランド化されるが、
透明導電膜91において信号配線5となるべき部分とド
レイン電極9となるべき部分とは未分離のままである。
トマスク92の表面部分をアッシング(灰化)するなど
してレジストマスク92を薄膜化し、図7Bの(d)に
示すように薄膜トランジスタ10のチャネル部31を覆
っていたレジスト部分92bを除去する。レジストマス
ク92の薄膜化のために酸素プラズマアッシングを行な
うと、レジストマスク92の側面も、薄いレジスト部分
92bの厚さ程度はアッシングされる。しかし、薄いレ
ジスト部分92bの厚さは0.3〜1.0μm程度であ
るため、アッシングによる寸法シフト量も0.3〜1.
0μm程度となる。この寸法シフト量の基板面内におけ
るバラツキは±20%程度以下であるため、仕上り寸法
のバラツキも最大で±0.2μm程度となるが、トラン
ジスタのチャネル幅は5〜10μm程度もあるため、ト
ランジスタ特性にはほとんど影響しない。アッシング後
のレジストマスク92の部分斜視図を図10に示す。
ャネル領域31を覆っていた薄いレジスト部分92bを
除去した後、再び、透明導電膜91および不純物添加半
導体層7のエッチングを行なう。これより、図6(d)
および図7Bの(e)に示される構造を得ることができ
る。このエッチングにより、透明導電膜91において信
号配線5となるべき部分とドレイン電極9となるべき部
分との間に位置する中間部分が除去され、分離された状
態の信号配線5およびドレイン電極9が透明導電膜91
から形成される。このエッチングに際し、チャネル領域
31上に位置していた不純物添加半導体層7も除去さ
れ、真性半導体層6の露出表面も一部エッチングされ
る。この後、レジストマスク92(92a)を除去する
と、図7Cの(a)に示される構成が得られる(図3
(c)参照)。
導電膜91のパターニングに際して透明導電膜91と走
査配線2との間の中間レイヤに位置する線状(ライン
状)半導体層6および7を画素毎に分離し、アイランド
状にパターニングする(図6(c))。そして、その後
に自己整合的なプロセスによって信号配線5とドレイン
電極9とを完全に分離し、薄膜トランジスタ10を完成
するに至る。このような方法を採用することにより、半
導体層6および7を信号配線5およびドレイン電極9に
対して自己整合させることが可能になり、信号配線5や
ドレイン電極9を規定するマスクレイヤと半導体層6を
規定するマスクレイヤとの間でアライメントが不要にな
る。
膜11で薄膜トランジスタ10を覆った後、電着法によ
って画素電極14上にカラーフィルタ33を形成する。
従来のように対向基板側にカラーフィルタを形成する
と、プラスチック基板の伸縮により、画素電極14に対
するカラーフィルタの位置が大きくズレるため、正常な
画像を表示することができなくなる。本実施形態では、
このような問題を解決するため、カラーフィルタ33を
画素電極14上に自己整合的に形成する。以下、図11
を参照しながら、本実施形態で行なうカラーフィルタの
電着形成を説明する。
よび青(B)の3色のカラーフィルタを形成するために
は、異なる色毎に3回の電着工程を行なう必要がある。
本実施形態では、図11に示すスイッチング回路57を
アクティブマトリクス基板の表示領域の周辺部に配置
し、スイッチング回路57を用いて色毎に選択的に電着
を行う。スイッチング回路57は薄膜トランジスタおよ
び配線によって構成されているが、これらは表示領域内
の配線および薄膜トランジスタを作製するプロセスを利
用して作製される。
を説明する。この場合、スイッチング回路57の制御信
号線Rsに対して薄膜トランジスタのオン信号(例えば
「論理High」)を入力する一方、他の制御信号線B
sおよびGsにオフ信号(例えば「論理Low」)を入
力する。そして、電着反応を起こすための電圧Vをスイ
ッチング回路57に与える。このとき、表示領域内の薄
膜トランジスタをオン状態する信号を各走査配線2に入
力しておく。これにより、赤を表示すべき画素電極の配
列58に対して電圧Vが印加され、配列58における画
素電極上に赤色塗料が電着形成される。このとき、電圧
Vが印加された信号配線5やドレイン電極9の上にもカ
ラーフィルタ33が形成されることになる(図7C
(b))。
電着工程と同様の工程を繰り返すことにより、緑を表示
すべき配列59の画素電極上に緑色塗料が電着形成さ
れ、青を表示すべき配列60の画素電極上に青色塗料が
電着形成される。こうして、3色のカラーフィルタを画
素電極14に対して自己整合的かつ選択的に形成するこ
とができる。この方法によれば、3色のカラーフィルタ
33がストライプ状に配列される。
ると、液晶表示装置の動作時に液晶層へ印加し得る実効
電圧が低下してしまう。このような実効電圧の低下を防
ぐため、本実施形態では導電性材料からカラーフィルタ
を形成している。
は、自己整合プロセスを多く採用することにより、マス
クアライメントの必要なフォトリソグラフィ工程の数を
2回に抑えている。このため、基板伸縮の影響は、上記
2回のフォトリソグラフィ工程のうち、先のフォトリソ
グラフィ工程で形成したパターンに対する後のフォトリ
ソグラフィ工程におけるマスクアライメントのみに及
ぶ。そして、ドレイン電極9および画素電極14の構造
を図2に示す新規なものとすることにより、プラスチッ
ク基板1が大きく伸縮した場合でも、薄膜トランジスタ
10の半導体層6とドレイン電極9との接続を確保する
ことが可能になる。
合と異なり大きく伸縮するため、従来のアライメントマ
ークと同様のマークを用いてマスクアライメントを実行
しようとすると、異なるレイヤ間のアライメントマーク
を相互に重ね合わせることができなくなる。そこで、本
実施形態では、図12に示すようなパターンを有するア
ライメントマーカー120a、120bを採用する。図
12に示す例では、第1マスクによって形成されるマー
カー120aが、式6に示されるアライメントマージン
Δyの2倍程度(またはそれ以上)のサイズを有する2
次元的な目盛りパターンから構成されている。そして、
第2マスクによって形成されるマーカー120bは、第
1マスクによって形成されたマーカーに対して、どのよ
うな位置にあるかが明瞭にわかるパターン(例えば十字
型パターン)から構成される。
および120bにより、第2マスクによって形成される
パターンと、第1マスクによって形成されたパターンと
間の位置ズレ量を読み取り、このズレ量をもとに第2マ
スクの位置を調整する。例えば、図12に示す2つのア
ライメントマーカー120aおよび120bのズレ量が
ほぼ均等になるようにマスクアライメントを実効すれば
良い。
プラスチック基板(厚さ:約0.2mm)を用いて上記
アクティブマトリクス基板の実施例を試作した。本実施
例では、1画素領域のサイズを300μm×100μ
m、走査配線の幅Gwidthを10μm、画素電極間ギャ
ップPPgapを5μm、接続部の幅Yconを5μm、ドレ
イン電極の長さLdを290μmとした。使用した露光
装置のアライメント精度は、±5μmであった。式5か
ら、ΔY=290−5−10=275[μm]が得られ
る。
みのどちらにも対応できるように、基板中央部において
ドレイン電極の中心と走査配線の中心とをほぼ一致させ
た。その結果、本実施例のアライメントマージンは±1
32.5μmとなった(Δy=ΔY/2−dY=13
7.5−5=132.5[μm])。
形成したパターン(マーカー)は、第2マスクを用いた
リソグラフィ工程を行なう際に、第2マスクによるマー
カーに対して片側で42μmずつシフトした。このパタ
ーンシフトは、661ppmの基板収縮に相当する。し
かし、本実施例では、±132.5μmのアライメント
マージンがあるため、正常に動作する薄膜トランジスタ
が基板のいずれの位置においても作製され、アクティブ
マトリクス基板として問題なく機能した。
基板伸縮の許容限界は±14μmに過ぎず、プラスチッ
ク基板を用いてアクティブマトリクス基板を製造するこ
とができない。
て、各画素ピッチに対するアライメントマージンΔyを
下記の表2に記載し、表2に基づいて作製したグラフを
図13に示す。
(基板伸縮マージン)Δyと画素ピッチとの関係を示し
ている。グラフからわかるように、本実施例によれば、
従来例では得られなかったような大きなマージンが得ら
れ、画素ピッチを相当に短くしても、プラスチック基板
の使用が可能である。
れば、アライメントが必要なフォトリソグラフィ工程の
間に500ppmを超えるような伸縮が生じ得るような
基板を用いても、カラーフィルタのレイヤを含む全レイ
ヤーのエレメントを適切な配置関係で形成できるため、
プラスチック基板を用いたアクティブマトリクス型液晶
表示装置を実現することができる。
基板を用いて液晶表示装置を作製する場合、ノーマリー
ホワイトタイプの液晶を使用すると、バックライト光が
透明な信号配線やその近傍を漏れ出てくる。より詳細に
は、信号配線5の領域、信号配線5とドレイン電極9と
の間の領域、隣接する画素電極14の間の領域、隣接す
るドレイン電極9の間の領域からバックライト光が漏
れ、表示画像のコントラストが低下する。これに対し
て、ノーマリーブラックモードで表示動作を行なえば、
電圧が印加されていない画素電極14、隣接するドレイ
ン電極9の間の領域、および、隣接する画素電極14の
間の領域は黒く表示され、また、平均的な電圧が印加さ
れている信号配線5は中間調になるため、表示コントラ
ストの低下を抑制することができる。
TOなどの透明導電膜をパターニングすることにより、
信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極14を形
成しているため、透明である必要のない信号配線5も画
素電極14と同様に透明導電膜から形成されている。一
般に、透明導電膜の抵抗率は金属膜の抵抗率よりも大き
く、ITOの抵抗率は200〜400μΩcmである。
このため、ITOから信号配線を形成した場合、信号配
線5を長くしすぎると信号伝達に遅延が生じやすくな
る。したがって、第1の実施形態におけるアクティブマ
トリクス基板100のサイズは、対角5インチ程度が限
度であると考えられる。
対向基板上にブラックマトリクスを設けると、プラスチ
ック基板の伸縮のせいで、ブラックマトリクスの開口部
分と画素電極14との間に位置ずれが生じやすい。この
ために、ブラックマトリクスを全く設けないとすると、
外光が薄膜トランジスタ10を照射し、オフリーク電流
を増大させるおそれがある。薄膜トランジスタ10のオ
フリーク電流が増大すると、画素電極14および対向電
極によって液晶層に印加すべき保持電圧が減少するた
め、表示画像のコントラストが低下する。また、ブラッ
クマトリクスが設けられていない場合、前述のようにバ
ックライトが透明な信号配線やその近傍を漏れ出てくる
ため、ノーマリーホワイトモードでの表示動作を行なう
ことができない。ノーマリーブラックモードでの動作を
行なうとしても、信号配線5の上ではコントラストが僅
かに低下してしまう。
解決するため、アクティブマトリクス基板の上に自己整
合的な方法でブラックマトリクスを配置する。
ら、本発明によるアクティブマトリクス基板の第2の実
施形態を説明する。図14は、本実施形態におけるアク
ティブマトリクス基板200のレイアウトを示した平面
図であり、図15(a)は、図14のA−A’線断面図
であり、図15(b)は、図14のB−B’線断面図で
ある。
るアクティブマトリクス基板200の基本構成は、以下
に述べる点を除いて、第1の実施形態におけるアクティ
ブマトリクス基板100の基本構成と同様である。すな
わち、本実施形態で特徴的な点は、以下のとおりであ
る。
領域および画素電極14の周縁部を覆うようにブラック
マトリクス35が配置されている(図14)。すなわ
ち、信号配線5、走査配線2、薄膜トランジスタ10、
信号配線5とドレイン電極9との隙間領域、ドレイン電
極9と画素電極14との隙間領域、隣接する画素電極1
4の隙間領域、および、隣接するドレイン電極9の隙間
領域の全てが、ブラックマトリクス35によって遮光さ
れる。
の感光性を有する材料から形成されており、裏面露光に
よってパターニングされている。
マトリクス35が形成されていない領域(画素電極14
の上)に設けられている(図15(a)および
(b))。
ドレイン電極9の上にTaからなる金属膜93が形成さ
れている(図15(a))。
5〜40μΩcmと低いため、Taからなる金属膜93
が信号配線5と一体化して「低抵抗配線」として機能す
る。このため、ITOなどの透明導電膜のみから配線を
形成した場合にくらべて信号の伝達速度を向上させるこ
とができ、本実施形態によれば、アクティブマトリクス
基板の対角サイズを10インチ以上に拡大することが可
能になる。
効果を主目的とし、配線の低抵抗化を目的にしない場合
は、Taなどの性金属膜を透明導電層上に設ける代わり
に、黒色樹脂材料などからなる遮光性絶材層を透明導電
層上に配置しても良い。遮光性を有する金属膜/絶縁層
は、いずれも、以下に説明する製造方法において、ブラ
ックマトリクス35のパターニングにとって必要なオプ
ティカルマスクとして機能する。
ら、アクティブマトリクス基板200の製造方法を詳細
に説明する。図16は、主なプロセスステップにおける
2つの画素領域を示す平面図であり、図17は、図16
のA−A’線断面およびB−B’線断面を示す工程断面
図である。
示すように、プラスチック基板1上に複数の走査配線2
を形成する。走査配線2は、スパッタ法などを用いてプ
ラスチック基板1上にアルミニウム(Al)やTaなど
の金属膜を堆積した後、フォトリソグラフィおよびエッ
チング工程で金属膜をパターニングすることによって得
られる。走査配線2のパターンは、上記フォトリソグラ
フィで用いるマスク(第1マスク)によって規定され
る。
示すように、走査配線2に自己整合した真性半導体層6
および不純物添加半導体層7をゲート絶縁膜4を介して
走査配線2上に形成する。このとき、第1の実施形態と
同様に裏面露光法を用いる。なお、図16(b)には不
純物添加半導体層7だけが示されているが、不純物添加
半導体層7の真下に真性半導体層6と走査配線2が位置
している。
などからなる透明導電膜91とTaなどからなる遮光性
金属膜93を順次堆積した後、図17(c)に示すよう
に、レジストマスク92を形成する。レジストマスク9
2は、第1の実施形態の場合と同様に、信号配線5、ド
レイン電極9、画素電極14を規定する相対的に厚い部
分92aと、信号配線5とドレイン電極9との間の領域
を規定する相対的に薄い部分92bとを有している。
性金属膜93、透明導電膜膜91、不純物添加半導体層
7および真性半導体層6を順次エッチングする。図16
(c)および図17(c)は、このエッチングが完了し
た段階の構成を示している。この段階において、薄膜ト
ランジスタ10のチャネル領域31はレジストマスク9
2の相対的に薄い部分92bによって覆われているた
め、チャネル領域の金属膜93、透明導電膜91、およ
び不純物添加半導体層7は全くエッチングされていな
い。すなわち、透明導電膜91において信号配線5とな
るべき部分とドレイン電極9となるべき部分とは未分離
のままである。
により、薄膜トランジスタ10のチャネル領域31を覆
っていたレジスト部分92bを除去した後、再び、金属
膜93、透明導電膜91および不純物添加半導体層7の
エッチングを行なう。これより、図16(d)および図
17(d)に示される構造を作製することができる。こ
の段階では、金属膜93が信号配線5やドレイン電極9
の上だけではなく、画素電極14の上にも存在してい
る。透過型表示装置を作製するには、遮光性金属膜93
のうち、画素電極14上の位置する部分を選択的に除去
する必要がある。画素電極14上の遮光性金属膜は、以
下に述べる方法でブラックマトリクスを形成した後に除
去することになる。
基板1の最上面に透明の保護膜11を堆積した後、保護
膜11上にネガ型感光性ブラックマトリクス膜を塗布す
る。この感光性ブラックマトリクス膜に対して基板1の
裏面側から光を照射する(裏面露光)。このとき、遮光
性金属膜93のパターンが1種のオプティカルマスクと
して機能するため、感光性ブラックマトリクス膜のう
ち、画素電極14の上方に位置する面積の比較的広い部
分はほとんど露光されない。これに対し、信号配線5お
よびドレイン電極9を覆っている遮光性金属膜93は線
幅が狭いため、基板裏面から照射される光の回折現象に
よって露光される。
って感光性ブラックマトリクス膜の非露光部分を除去す
ると、図16(e)および図17(e)に示されるよう
に、画素電極14の形状と略同一形状の開口部を画素電
極14の上方に有するブラックマトリクス35が形成さ
れる。
ングマスクとして用い、ブラックマトリクス35の開口
部を介して露出する領域の保護膜11および遮光性金属
膜93をエッチングする。このエッチングにより、画素
電極14上に存在していた遮光性金属膜93が除去され
る。この後、電着法によりカラーフィルタ33を形成
し、図17(f)の構成を得る。
信号配線5の上面を透明導電層よりも抵抗率の低い金属
膜で裏打ち(バッキング)しているため、金属膜を含め
た信号配線全体としての電気抵抗(配線抵抗)が低減さ
れ、対角5インチ以上の大型の液晶表示装置を実現する
ことが可能になる。
クス基板側にブラックマトリクスを設けたことにより、
表示特性を大幅に向上させることができる。具体的に
は、表示領域内の薄膜トランジスタをブラックマトリク
スで覆っているため、外光照射によるトランジスタのオ
フ電流リークが抑制され、このような電流リークに起因
するコントラストの低下が防止される。また、ブラック
マトリクスを設けたことにより、バックライト光の不要
な漏れも抑制され、光漏れによるコントラストの低下も
防止される。
19を参照しながら、本発明によるアクティブマトリク
ス基板の第3の実施形態を説明する。図18は、本実施
形態におけるアクティブマトリクス基板300のレイア
ウトの概略を示した平面図であり、図19(a)〜
(d)は、裏面露光によるブラックマトリクスのパター
ニングを説明するための図である。
けるアクティブマトリクス基板300の基本構成は、走
査配線2を除いて第2の実施形態におけるアクティブマ
トリクス基板200の基本構成と同様である。
数の配線部分2a〜2cに分岐されており、各配線部分
2a〜2cの幅は6〜7μmに設定されている。薄膜ト
ランジスタ10の半導体層6は走査配線2に対して自己
整合しているため、半導体層6も配線部分2a〜2cに
応じて3つに分離されている。このため、本実施形態で
は、画素毎に3つの薄膜トランジスタが配置され、それ
らが信号配線5とドレイン電極9との間で並列に接続さ
れた状態にある。走査配線2を構成する複数の配線部分
2a〜2cには同一の走査信号が入力される、これに応
答する3つの薄膜トランジスタは同様のスイッチング動
作を行なう。
説明する。
露光法によれば、走査配線2の幅が薄膜トランジスタ1
0のチャネル幅を規定する。トランジスタのオン電流は
チャネル幅に比例するため、必要なオン電流を得るため
には走査配線2の幅を大きくしたい場合がある。必要な
オン電流の大きさは、画素電極14のサイズや駆動方法
によって異なるが、画素電極14のサイズが300μm
×100μm程度の場合、チャネル幅を10〜20μm
に設計する必要がある。
て大きくなると、裏面露光法を用いてブラックマトリク
ス35のパターニングを行なう際、回折光が走査配線2
の中央上方まで充分に回り込めなくなる。図19(a)
および(c)を参照しながら、この点を説明する。図1
9(a)および(b)は、薄膜トランジスタ形成領域に
おけるブラックマトリクス35の形状を示す平面図であ
り、図19(c)および(d)は、それぞれ、図19
(a)および(b)のF−F’線断面図である。
から照射される光の回折光が走査配線2の中央部に位置
するネガ型感光性ブラックマトリクス膜までは到達しな
いため、走査配線2上においてブラックマトリクス膜の
非感光部分が発生する。その結果、現像後には図19
(a)および(c)にされるように走査配線2のエッジ
から数μm以内の領域だけがブラックマトリクス35に
よって覆われ、走査配線2の中央部をブラックマトリク
ス35で覆うことができない。このようなブラックマト
リクス35では、薄膜トランジスタ10への外光照射を
防止できず、薄膜トランジスタ10のオフ電流が増大し
てしまうことになる。
配線2を2本の配線部分2a〜2bに分割しており、裏
面露光の際、配線部分2aと配線部分2bの間をスリッ
ト状の開口部として機能させ、この開口部を通過する光
およびその回折光による露光領域を拡大している。この
ため、図19(d)に示されるように、走査配線2の上
方はブラックマトリクス35によって完全に覆われる。
性樹脂膜は、遮光性パターンのエッジから4μm程度内
側に位置する部分も回折光によって感光されるため、走
査配線2の幅が8μm程度以下であれば、特に、走査配
線2を複数の部分に分割する必要はない。ただし、製造
プロセスパラメータの変動により、配線幅が変化するこ
とも考慮すれば、配線幅はせいぜい6〜7μm程度にす
ることが好ましいと考えられる。
る構成では、各走査配線2は3つの配線部分2a〜2c
に分割されている。各配線部分2a〜2cの幅を6〜7
μmに設定すると、走査配線2の実効的な幅(=チャネ
ル幅)は18〜21μmとなる。
査配線2に対して自己整合しているため、半導体層7も
配線部分2a〜2cに応じて3つに分離されている。こ
のため、画素毎に3つの薄膜トランジスタが配置され、
それらが信号配線5とドレイン電極9との間で並列に接
続された状態にある。走査配線2を構成する複数の配線
部分2a〜2cには同一の走査信号が入力され、これに
応答する3つの薄膜トランジスタは同様のスイッチング
動作を行なうため、オン電流の増加を達成できる。
配線部分に分割しているが、本発明はこれに限定されな
い。同一信号が入力されるひとつの走査配線を2本また
は4本以上に分割してもよい。なお、走査配線2は、表
示領域以外の領域では1本の配線形状を有していても良
い。例えば、走査配線がドライバ回路に接続される領域
では、同一信号を受け取る複数の配線部分が1本の配線
に接続されていることが好ましい。
ンジスタ10の半導体層6が形成される領域において複
数の配線部分に分離されていれば良く、例えば画素電極
14が配置される領域内において複数部分に分離されて
いる必要はない。しかし、プラスチック基板1の伸縮に
より、X軸方向のアレイメントズレが生じるため、走査
配線の平面形状は、表示領域内の位置によらず一様であ
ることが好ましい。
線2の実効的な線幅を大きくした場合でも、薄膜トラン
ジスタ10を完全に覆うブラックマトリクス35を形成
できる。
の材料として光増幅型の感光性材料を用いているが、こ
れに代えて、化学増幅型の感光性材料を用いてもよい。
化学増幅型感光性材料の場合、光が直接当たらなくと
も、光照射を受けた部分から反応が進行するため、遮光
パターン上でのブラックマトリクス35の入り込み量を
大きくしやすいという利点がある。
21を参照しながら、本発明によるアクティブマトリク
ス基板の第4の実施形態を説明する。図20は、本実施
形態のアクティブマトリクス基板400を製造するため
の主なプロセスステップにおける2つの画素領域を示す
平面図であり、図21は、図20のA−A’線断面およ
びB−B’線断面を示す工程断面図である。
も不純物添加半導体層7を真性半導体層6の上に直接堆
積し、ソース電極として機能する信号配線5とドレイン
電極9とを分離する際、不純物添加半導体層7のみなら
ず真性半導体層6の表面もエッチングしていた。本実施
形態では、真性半導体層6と不純物添加半導体層7との
間にチャネル保護層を配置し、真性半導体層6のチャネ
ル領域をエッチングしないようにする。
基板400の基本構成は、図20(e)および図21
(f)からわかるように、真性半導体層6と不純物添加
半導体層7との間にチャネル保護層95を設けた点を除
き、第1の実施形態におけるアクティブマトリクス基板
100の基本構成と同様である。チャネル保護層95の
機能は製造工程中に発揮されるため、以下、本実施形態
にかかるアクティブマトリクス基板400の製造方法を
詳細に説明する。
示すように、プラスチック基板1上に複数の走査配線2
を形成する。走査配線2は、スパッタ法などを用いてプ
ラスチック基板1上にAlNdやTaなどの金属膜を堆
積した後、フォトリソグラフィおよびエッチング工程で
金属膜をパターニングすることによって得られる。走査
配線2のパターンは、上記フォトリソグラフィで用いる
マスク(第1マスク)によって規定される。
示すように、ゲート絶縁膜4を介して基板1上に真性半
導体層6およびチャネル保護層95を堆積した後、裏面
露光法を用い、走査配線2に対して自己整合したチャネ
ル保護層95を走査配線2上に形成する。このとき、真
性半導体層6のパターニングは行なわず、チャネル保護
層95だけをパターニングする。チャネル保護層95
は、好適には、厚さ200nm程度のSiNx膜から形
成され得る。本実施形態では、チャネル保護層95の線
幅が走査配線2の線幅よりも1〜4μm程度狭くなるよ
うに、露光条件やエッチング条件を調節する。その結
果、チャネル保護層95の各エッジの位置は、走査配線
2の対応するエッジよりも内側に0.5〜2μm程度入
り込むことになる。チャネル保護層92のサイドエッチ
量を増加させて、走査配線2の線幅とチャネル保護層9
5の線幅との差を大きくするには、ウェットエッチング
などの等方性エッチングを用いることが好ましい。
5や真性半導体層6を覆うようにして不純物添加半導体
層7を堆積した後、再び裏面露光法を用いて、走査配線
2に自己整合した真性半導体層6および不純物添加半導
体層7を走査配線2上に形成する。なお、図20(c)
には不純物添加半導体層7だけが示されているが、不純
物添加半導体層7の真下には、チャネル保護層95、真
性半導体層6、および走査配線2が位置している。ただ
し、チャネル保護層95の幅は、真性半導体層6や走査
配線2の線幅よりも狭く形成されている。ここで、チャ
ネル保護層95の「幅」とは、チャネル保護層95の4
つの側面のうち、走査配線2が延びる方向に平行な2つ
の側面間の距離を示している。
などからなる透明導電膜91を堆積した後、図17
(c)に示すように、レジストマスク92を形成する。
レジストマスク92は、第1の実施形態の場合と同様
に、信号配線5、ドレイン電極9、画素電極14を規定
する相対的に厚い部分92aと、信号配線5とドレイン
電極9との間の領域を規定する相対的に薄い部分92b
とを有している。
導電膜膜91、不純物添加半導体層7、チャネル保護層
95、および真性半導体層6を順次エッチングする。図
20(d)および図21(d)は、このエッチングが完
了した段階の構成を示している。この段階において、薄
膜トランジスタ10のチャネル領域はレジストマスク9
2の相対的に薄い部分92bによって覆われているた
め、チャネル領域の透明導電膜91などは全くエッチン
グされていない。
により、薄膜トランジスタ10のチャネル領域を覆って
いたレジスト部分92bを除去した後、再び、透明導電
膜91および不純物添加半導体層7のエッチングを行な
う。このエッチングに際して、不純物添加半導体層7の
下層レベルに位置しているチャネル保護層95はエッチ
ストップ層として機能し、真性半導体層6のチャネル領
域をエッチングから保護する。これより、図20(e)
および図21(e)に示される構造を作製することがで
きる。次に、プラスチック基板1の最上面に保護膜11
を堆積した後、電着法によりカラーフィルタ33を形成
し、図21(f)の構成を得る。
レイン電極9をパターニングするためのマスクを用い、
走査配線2上に位置する配線形状のチャネル保護層95
を画素毎に分離している。このため、チャネル保護層9
5は、走査配線2に対して自己整合しているだけではな
く、信号配線5やドレイン電極9に対しても自己整合し
ている。より詳細には、チャネル保護層95の4つの側
面のうち、信号配線5およびドレイン電極9が延びる方
向に平行な2つの側面は、信号配線5およびドレイン電
極9の外側の側面と整合している。
線5やドレイン電極9との間でアライメントズレが生じ
ず、伸縮しやすい基板上にチャネル保護型の薄膜トラン
ジスタアレイを作製することができる。
護層95に大きなアライメントマージンを与える必要が
無い。また、チャネル保護層95の側面のうち、走査配
線5が延伸する方向に対して平行な2つの側面間距離が
走査配線5の線幅よりも狭いため、半導体層6の上面に
おいてチャネル保護層95が存在しないコンタククト領
域を形成できる。
しながら、本発明によるアクティブマトリクス基板の第
5の実施形態を説明する。図中、前述した実施形態に対
応する部材には同一の参照符号を付している。
マトリクス基板500のレイアウト構成を模式的に示し
た平面図である。本実施形態では、第1〜第4の実施形
態と異なり、隣り合う走査配線2の間(例えば、配線G
1と配線G2との間)に、走査配線2と平行に補助容量
配線(Com)20が配置されている。補助容量配線2
0は、走査配線2と同レイヤに属し、走査配線の材料と
同一の材料から形成されている。また、アクティブマト
リクス基板500の画素領域内においては、補助容量配
線20も走査配線2と同様に突起部のない真っ直ぐな配
線形状を有している。図22では、簡略化のため、7本
の走査配線2と、7本の補助容量配線20、8本の信号
配線5が示されているが、実際には多数の配線が配列さ
れている。
ティブマトリクス基板500の表示領域の一部を拡大し
たレイアウト図である。
越えるように配置された画素電極14からは、信号配線
5に対して平行な方向(Y軸方向)に導電部材9が長く
延伸している。導電部材9は薄膜トランジスタ10のド
レイン電極として機能するものであり、画素電極14と
薄膜トランジスタ10とを電気的に相互接続する。
を構成する半導体層が走査配線2に対して自己整合的に
形成されており、この半導体層を乗り越えるようにして
信号配線および導電部材(ドレイン電極)9が配置され
る。半導体層は補助容量配線20上にも自己整合的に形
成されており、物理的には薄膜トランジスタを形成して
いる。しかし、補助容量配線20には、常時、その寄生
的な薄膜トランジスタがオフとなるような信号が入力さ
れている。その結果、上記の寄生薄膜トランジスタはス
イッチング素子として機能しない。
れるドレイン電極9と、そのドレイン電極9に接続され
る画素電極14とは、隣接する別々の走査配線2および
補助容量配線20を横切っている。
等に応用する場合、表示特性の向上と消費電力の低下を
実現するため、薄膜トランジスタのゲート・ドレイン間
容量Cgdによる画素電位の変動を抑制することが望まし
い。Cgdによる画素電位の変化量ΔVは、ΔV=Cgd/
(Cgd+Ccs+Clc)・Vgppで表される。
および補助容量配線20と画素電極14との間の容
量)、Clcは液晶容量、Vgppは走査配線2における信
号のオンとオフのときの電位差である。Vgpp、Clcな
どは、使用する材料やデバイスの基本的な特性によって
決定されるため、補助容量Ccsを大きくすることによっ
てΔVを低下させることが考えられる。しかしながら、
アライメントフリー構造を採用した場合には、走査配線
2の幅を大きくすることによって補助容量Ccsを大きく
することは、同時にCgdを大きくすることにつながる。
このため、走査配線2の幅を調節してΔVを制御するこ
とは好ましくない。例えば、補助容量Ccsを大きくする
ため、走査配線の幅GwidthをK倍にしたとする。補助
容量Ccsは、走査配線の幅Gwidthに比例するため、C
cs'=K・Ccsとなる。一方、ゲート−ドレイン間容量
Cgdも走査配線の幅Gwidthに比例するため、Cgd'=K
・Cgdとなる。したがって、引き込み電圧ΔV’は、以
下の式7で示される。
なるほど、引き込み電圧ΔV’が大きくなってしまう。
式7において、Kを小さくすると、引き込み電圧ΔV’
も小さくなる。しかし、製造プロセス上の制約などによ
って走査配線2の最小線幅は決まっており、Kを小さく
することによって引き込み電圧ΔV’を十分に小さくす
ることは困難である。
素電極14との間の容量に加えて、補助容量配線20と
画素電極14との間で補助容量を形成している。この補
助容量配線20の幅を調整することにより、引き込み電
圧ΔVを低下させることができる。
ージンを大きくとるためには、同一の画素電極14と交
差する走査配線2と補助容量配線20との間隔をできる
だけ狭くすることが好ましい。
24は、図23のA−A’線断面図であり、図25は、
図23のB−B’線断面図である。
24に示されるように、下層レベルから順番に、ゲート
電極として機能する走査配線2、ゲート絶縁膜4、真性
半導体6、および不純物添加半導体層7を含む積層構造
を有している。本実施形態の真性半導体6は、ノンドー
プのアモルファスシリコンから形成されており、不純物
添加半導体層7はリン(P)などのn型不純物が高濃度
にドープされたn+微結晶シリコンから形成されてい
る。信号配線5およびドレイン電極9は、それぞれ、コ
ンタクト層として機能する不純物添加半導体層7を介し
て、半導体層6のソース領域およびドレイン領域と電気
的に接続されている。このことから明らかなように、本
実施形態では、直線状に延びる信号配線5の一部(走査
配線2と交差している部分)が薄膜トランジスタ10の
ソース電極Sとして機能している。
ち、ソース領域Sとドレイン領域Dとの間の領域31は
チャネル領域として機能し、チャネル領域31の上面に
は不純物添加半導体層7が存在していない。本実施形態
では、チャネルエッチ型のボトムゲート薄膜トランジス
タを採用しており、半導体層6のチャネル部の上面は、
不純物添加半導体層7を除去する際に薄くエッチングさ
れている。
ても、走査配線2上に半導体層6および7が存在してい
ることが分かる。ただし、画素電極が形成されている領
域内における半導体層6および7は、図24から明らか
なように、薄膜トランジスタ10を構成する半導体層6
および7からは分離されており、トランジスタ動作を行
なうことはない。このため、同一行(走査配線)に属す
る画素間でクロストークを生じることはない。
線20上の断面構成と同様なものとなる。ここでも、信
号配線5とドレイン電極9の間には半導体層6が存在す
るため、薄膜トランジスタが寄生的に形成されるが、補
助容量配線には常時−8〜−15V程度の電圧が印加さ
れているため、この寄生トランジスタが導通状態(オン
状態)になることはない。故に、信号配線5とドレイン
電極9は電気的に分離されている。
極9、画素電極14のすべてが1枚の反射電極膜をパタ
ーンニングすることより得られた導電層から構成され、
信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極14の全
てが同一レイヤに属している。信号配線5、ドレイン電
極9、および画素電極14は保護絶縁膜11によって覆
われている。
イン電極9(画素電極14)との間のアライメントマー
ジンΔYは、以下の式8で表される。
線20の幅、GCgapは走査配線と補助容量配線20の
間隔である。
トによれば、プラスチック基板の伸縮に伴って走査配線
ピッチの増加・減少が生じても、これに対応できる大き
なアライメントマージンがあるため、基板上のどこの位
置においても正常に動作する薄膜トランジスタを作製
し、トランジスタ特性や寄生容量の基板内バラツキを低
減できる。なお、前述したように、信号配線5、ドレイ
ン電極9、および画素電極14の全ては同一の透明導電
膜または反射電極材料膜をパターンニングすることによ
って形成されているため、信号配線5、ドレイン電極
9、および画素電極14の配置関係について、アライメ
ントずれを考慮する必要はない。
ラスチック基板(厚さ0.2mm)を用いて上記アクテ
ィブマトリクス基板の実施例を試作した。パネルサイズ
は対角3.9インチで解像度は1/4VGA(320×
RGB×240)である。1画素領域のサイズは82μ
m×246μm、走査配線2の幅Gwidthを8μm、画
素電極間ギャップPPgapを5μm、接続部の幅Yconを
5μm、補助容量配線の幅Wcsを25μm、補助容量配
線20と走査配線2との間のギャップGCgapを10μ
m、ドレイン間のギャップDDgapを5μmとすると、
ΔY=246−8−5−25−10−5−5=188μ
mとなる。
みのどちらにも対応できるように、基板中央部において
ΔY1=ΔY2となるよるに配置させた。その結果、走
査配線層と、ソース配線・下層画素電極層と間のアライ
メントマージンΔYは±91μmとなった(ΔY=ΔY
/2−dY、ここでdYはアライメント装置の精度で3
μmである)。
イン)×246(μm)=59040(μm)であるた
め、2つのレイヤ間で許容される基板伸縮マージンは1
541ppmある。本試作においては、500〜700
ppm程度基板伸縮が生じたが、十分なアライメントマ
ージンがあるため、全て画素領域において薄膜トランジ
スタが正常に動作し、アクティブマトリクス基板として
問題なく機能した。
て、各画素ピッチに対する基板伸縮マージンを下記の表
2に示す。表示領域のサイズが対角4インチ(81.2
mm×61mm)で、短辺に走査配線端子を配置すると
仮定している。
mであった。
は、画素電極14と信号配線5が同一レイヤにあること
により、アライメントマージンを拡大することができ
る。しかしながら、信号配線があるため画素電極14の
大きさには限界があり、開口率(反射型液晶表示装置に
おいては絵素領域に対する画素電極の割合)を大きくす
ることができない。
は、基板の軽さ、薄さを生かすため、反射型液晶への応
用が期待されている。反射型の液晶表示装置では、70
%以上の開口率がなければ十分な視認性は得られないと
言われている。そこで、従来のガラス基板上の反射型の
液晶表示装置では、画素電極14と信号配線5と別レイ
ヤに配置し、画素電極14と信号配線5間の隙間をなく
すことで80〜90%の開口率を確保している。
0%程度の開口率しか得られないため、図26に示す第
2の実施形態では、画素電極14を2層構成にしてい
る。すなわち、反射電極として機能する上層の画素電極
14Aと、補助容量を形成する下層の画素電極14Bと
によって、画素電極14を構成している。上層画素電極
14Aは、絶縁膜を介して信号配線5と別レイヤに配置
されており、下層画素電極14Bは、信号配線5と同一
レイヤに配置されている。このようにすることで、開口
率を低下させることなく、アライメントマージンを大き
くできる。
施形態について説明する。図26は、本実施形態におけ
るアクティブマトリクス基板600のレイアウトを示し
た平面図であり、図27は、図26のA−A’線断面図
であり、図28は図26のB−B’断面図である。
るアクティブマトリクス基板の構成は、下層の画素電極
14Bよりも下層は、第5の実施形態におけるアクティ
ブマトリクス基板の構成と同じである。
よび信号配線5上には、層間絶縁膜が配置されている。
14Aは上層の画素電極で、ALなどの反射電極材料か
ら形成されている。下層の画素電極14B上の一部にコ
ンタクトホールが形成されており、上層の画素電極14
Aと下層の画素電極14Bが電気的に接続されている。
上層の画素電極14Aは、下層の画素電極14Bよりも
面積が大きいため、開口率を高くできる。また、補助容
量は、下層の画素電極14Bと、補助容量配線20、走
査配線2間で形成されるため、上層の画素電極14Aと
走査配線層の間でアライメントを制御する必要はない。
スクと、ソース配線5および下層の画素電極14Bを規
定する第2のマスクとの間のアライメントマージンΔY
は、第5の実施形態におけるアライメントマージンの大
きさと変わらない。したがって、ΔYは以下の式で表さ
れる。
−GCgap−DDgap−Ycon
トホール21および上層画素電極14Bが形成されるた
め、これらのレイヤについてもアライメントマージンを
考慮する必要がある。
極14B上に配置される必要がある。コンタクトホール
の幅をWchとすると、コンタクトホール21層を規定す
る第3のマスクと、下層画素電極14Bを規定する第2
のマスクとの間のアライメントマージンは、以下の式で
表される。
幅、Wdはドレイン電極の幅、SDgapはソース・ドレイ
ン間のギャップである。
には、ΔY方向にも基板伸縮の制限があるが、ΔCに対
して十分に大きいため無視した。プラスチック基板の伸
縮は縦方向と横方向でほぼ同程度であるため、ΔCのマ
ージンを満たしていれば、ΔY方向のマージンも満たし
ているはずである。
21上に形成される必要がるため、上層画素電極14A
層を規定する第4マスクと、コンタクトホール21を規
定する第3マスクとの間のアライメントマージンは、Δ
P=Pss−PPtgapとなる。ここで、PPtgapは上層の
画素電極14A間のギャップである。
説明する。
イン電極9および下層の画素電極14Bまでは、第1〜
5の実施形態について説明した製造プロセスと同じ製造
プロセスを採用することができる。薄膜トランジスタ1
0の構造は、チャネル保護膜型でもチャネルエッチ型で
もどちらでも構わない。本実施形態では、チャネルエッ
チ型を採用している。
たは有機絶縁膜からなる層間絶縁膜21を堆積した後、
フォトリソグラフィ工程でコンタクトホール22を形成
する。層間絶縁膜21の厚さは例えば0.5〜3μmで
ある。
ない材料もしくは成膜方法を選択する必要がある。一般
的に、有機絶縁膜の方が、無機絶縁膜よりも基板の伸縮
が少ないので、ここでは、有機絶縁材料を選択した。
銀合金などからなる反射電極材料の膜を堆積する。反射
電極材料膜の厚さは例えば50〜100nm程度であ
る。フォトリソグラフィ工程を経て、上記反射電極材料
膜から上層画素電極14A(反射電極)を形成する。本
実施形態では、下層画素電極は、厳密には画素電極とし
て機能しないが、上層画素電極のための下層電極として
機能するため、「下層画像電極」と称することとする。
ティブマトリクス基板を製造する場合には、透明導電材
料でなければならないが、反射型のアクティブマトリク
ス基板であれば、導電膜は遮光膜でも透明膜でも構わな
い。ただし、上層画素電極14Aと低抵抗のコンタクト
を形成し得る材料を選択する必要がある。ここでは、上
層画素電極の材料としてAlを使用するので、下層画素
電極14B、信号配線5、およびドレイン電極9の材料
としてTiを選択した。
ラスチック基板(厚さ0.2mm)を用いて上記アクテ
ィブマトリクス基板の実施例を試作した。パネルサイズ
は対角3.9”で解像度は1/4VGA(320×RG
B×240)で、反射型用である。1画素領域のサイズ
は82μm×246μm、走査配線の幅Gwidthを8μ
m、下層の画素電極間ギャップPPgapを5μm、接続
部の幅Yconを5μm、補助容量配線の幅Wcsを25μ
m、補助容量配線と走査配線間のギャップGCgapを1
0μm、ドレイン間のギャップDDgapを5μmとする
と、ΔY=246−8−5−25−10−5−5=18
8μmとなる。
みのどちらにも対応できるように、基板中央部において
ΔY1=ΔY2となるよるに配置させた。その結果、走
査配線層(第1のマスクレイヤ)と、ソース配線・下層
画素電極層(第2のマスクレイヤ)と間のアライメント
マージンΔYは±91μmとなった(ΔY=ΔY/2−
dY)。ここで、dYはアライメント装置の精度であ
り、dY=3μmであった。
イン)×246(μm)=59040(μm)であるた
め、第1マスクと第2マスクとの間で許容される基板伸
縮マージンは1541ppmある。実際に試作したとこ
ろ、500〜700ppm程度基板伸縮が生じたが、ア
ライメントマージンがあるため、全て画素領域において
設計どおりの薄膜トランジスタと補助容量の形状を得
た。
マスクは、第2のマスクに対してのみアライメントさせ
ればよい。ソース配線の幅Wsを8μm、ドレイン電極
の幅Wdを8μm、ソース・ドレイン間ギャップSDgap
を5μm、コンタクトホールの幅を5μmとすると、Δ
C=82−8−8−3×5−5=46μmとなる。
るように、基板中央においてΔc1=Δc2となるよう
に配置させた。その結果、第2のマスクと第3のマスク
との間のアライメントマージンΔcは、±20μmであ
った(Δc=ΔC/2−dY)。
おいて、コンタクトホール21が下層画素電極14Bの
ほぼ中央にくるようにマスクアライメントを行った。
20×82×3=78720μmであるため、許容され
る基板伸縮マージンは254ppmしかない。しかしな
がら、第2のマスクレイヤと第3のマスクレイヤとのフ
ォトリソ工程の間には、第1のマスクレイヤと第2のマ
スクレイヤとの工程間とは異なり、大きな基板伸縮を生
じさせるCVD成膜工程がない。このため、実際に試作
したところ、基板伸縮は最大でも1500ppm程度し
かなく、本構造により十分アライメントすることができ
た。
のマスクは、第3のマスクに対いするアライメントのみ
を行えばよい。上層画素電極間のギャップPPtgapを5
μmとすると、ΔP=82−5=77μmとなる。
るように、基板中央においてΔp1=Δp2となるよう
に配置させた。その結果、第4のマスクと第3のマスク
との間のアライメントマージンΔpは、±35.5μm
であった(Δp=ΔP/2−dY)。
20×82×3=78720μmであるため、許容され
る基板伸縮マージンは451ppmしかない。しかし、
第3のマスクのためフォトリソグラフィ工程と第4のマ
スクのためフォトリソグラフィ工程との間には、大きな
基板伸縮を生じさせるCVD成膜工程が存在しない。こ
のため、十分第3のマスクと第4のマスクとの間のアラ
イメントは比較的容易である。
素電極)14Aを信号配線5と別のレイヤに配置したこ
とにより、開口率(反射電極の画素領域に占める割合)
が92%になる。
μm以下のアライメント精度が必要であるため、アライ
メントマージンが9μmのとき、許容できる基板伸縮は
150ppmとな。そのため、従来構造では、プラスチ
ック基板を用いてアクティブマトリクス基板を製造する
ことができない。
ス基板として求められるTFT特性を得るためには、ゲ
ート絶縁膜および半導体層を基板温度100〜200℃
のCVD法で形成することが必要である。したがって、
プラスチック基板上にアクティブマトリクス基板を実現
するためには、本実施形態のように第1マスクと第2マ
スクとの間に大きなアライメントマージンを持つ画素構
造が望ましい。
s on Common構造を示したが、補助容量配線が
ない場合でも、同様な効果が得られる。図29〜図31
は、本実施形態の構成から、補助用利用配線を取り除い
た構造(Cs on Gate構造)を持つ改良例に係る
アクティブマトリクス基板700を示す。アクティブマ
トリクス基板700によれば、ΔYをより大きくするこ
とができる。
における構造を採用することにより、プラスチック基板
を用いて3.9インチ1/4VGAの反射型液晶表示素
子を製造することができる。しかしながら、より画素サ
イズの小さな場合や、パネルサイズが大きくなった場
合、コンタクトホールのアライメントマージンΔCが不
十分になるおそれがある。また、3.9インチ1/4V
GA程度のパネルの場合でも、大量生産を考えると、ア
ライメントマージンを更に大きくすることが好ましい。
本実施形態では、コンタクトホールのアライメントマー
ジンΔCを更に増大させることが可能な構成を採用して
いる。
施形態について説明する。図32は、本実施形態におけ
るアクティブマトリクス基板800のレイアウトを示し
た平面図であり、図33は、図32のA−A’線断面図
であり、図34は図32のB−B’断面図である。
下層画素電極14Bは、補助容量配線20を横切り、対
応する走査配線は当該下層画素電極14Bから延びたド
レイン電極9が横切っている。その結果、下層画素電極
14BからX軸方向に沿って離れた領域にはドレイン電
極9が存在せず、ソース配線5しか配置されていない。
すこのため、下層画素電極14Bの幅(X軸方向サイ
ズ)を相対的に広くすることが可能になり、その結果、
コンタクトホールのアライメントマージンΔCを大きく
することができる。アライメントマージンΔCは、以下
の式で表される。
SDgapは画素電極とソース配線間のギャップ、Wchは
コンタクトホールのX軸方向の幅である。
乗り越え、補助容量配線とは重なっておらず、また、下
層の画素電極14Bは補助容量配線20のみを乗り越え
走査配線2には重なっていない。このため、第1のマス
クレイヤと、第2のマスクレイヤとの間の基板伸縮マー
ジンΔYは、下式のようになる。
gap−DGgap)/2
約1/2になるが、第2のマスクレイヤと第3のマスク
レイヤ間のアライメントマージンを大きくする必要があ
る場合に有効である。
本実施形態に係るアクティブマトリクス基板800は、
第6の実施形態に係るアクティブマトリクス基板を製造
する方法と同様の方法で製造される。
のプラスチック基板(厚さ0.2mm)を用いて上記ア
クティブマトリクス基板の実施例を試作した。パネルサ
イズは対角2.5インチで解像度は1/4VGA(32
0×RGB×240)で、反射型用である。1画素領域
のサイズは53×159μm、走査配線の幅Gwidt
hを8μm、補助容量配線の幅Wcsを10μm、ドレイ
ン電極と下層の画素電極間のギャップDDgapを5μ
m、下層画素電極と走査配線の最小ギャップを3μmと
すると、ΔY=(159−8−10−5−3)/2=1
33μmなる。
みのどちらにも対応できるように、基板中央部において
ΔY1=ΔY2となるよるに配置させた。その結果、走
査配線層(第1のマスクレイヤ)と、ソース配線・下層
画素電極層(第2のマスクレイヤ)と間のアライメント
マージンΔYは±63.5μmとなった(ΔY=ΔY/
2−dY、dYはアライメント装置の精度で3μmであ
った)。
ン)×159(μm)=38160(μm)であるた
め、第1のマスクレイヤと第2のマスクレイヤとの間で
許容される基板伸縮マージンは1664ppmになる。
ヤ)と、下層画素電極層(第2のマスクレイヤ)のアラ
イメントマージンは、ΔC=53−8−2×5−5=3
0μmとなる。基板の伸縮どちらにも対応できるよう
に、基板中央においてΔc1=Δc2となるように配置
させた。その結果、第2のマスクレイヤと、第3のマス
クレイヤ間のアライメントマージンΔcは±12μmで
あった(Δc=ΔC/2−dY)。ΔCに平行な方向の
表示領域の長さは、320×53×3=50880μm
であるため、許容される基板伸縮マージンは590pp
mとなる。この値は、CVD工程のない第2のマスクレ
イヤと第3のマスクレイヤとのフォトリソ工程の間では
十分なアライメントマージンである。
と、ソース配線の幅Wsを6μm、ドレイン電極の幅W
dを6μm、ソース・ドレイン間ギャップSDgapを
5μm、コンタクトホールの幅を5μmの場合ΔC=5
3−8−8−3×5−5=17μmとなり、Δc=ΔC
/2−dYは、±5.5μmしかない。基板伸縮マージ
ンは108ppmしかなく、十分な製造マージンが得ら
れない。
より、上層画素電極14Aと下層画素電極14Bを接続
するコンタクトホール22を形成する際のフォトアライ
メントマージンを拡大することができる。このため、例
えば、本実施例に示したような2.5インチ1/4VG
A相当の150PPIを超える高精細なアクティブマト
リクス基板をプラスチック基板上に実現することができ
る。
の実施形態と同じ構造であるため、高い開口率が得られ
る。本実施例では開口率88%になる。
参照しながら、本実施形態について説明する。図35
は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板90
0のレイアウトを示した平面図であり、図36は、図3
5のA−A’線断面図であり、図37は図35のB−
B’断面図であり、図38は図35のC−C’断面図で
ある。
板900と、第1〜7の実施形態にかかるアクティブマ
トリクス基板の相違点は、薄膜トランジスタの形状にあ
る。
したソース電極8Bが、ドレイン電極9の端部近傍を通
って、信号配線5と平行な方向に曲がっている。ソース
電極8Bは、信号配線5とともに、ドレイン電極9を挟
み込んでいる。そして、信号配線5(ソース電極8
A)、ソース電極8B、ドレイン電極9は、全て走査配
線2および走査配線上の半導体層6を乗り越えるように
配置されている。
面の全体には半導体層6が残っているため、走査配線2
上における信号配線5(ソース電極8A)とドレイン電
極9との間の領域、および、ソース電極8Bとドレイン
電極9との間の領域、どちらも、薄膜トランジスタとし
て機能する。
(ソース電極8A)との間にも半導体層が存在するた
め、この領域は寄生薄膜トランジスタとして機能し得
る。しかし、隣の信号配線5上の信号は、ソース電極8
Bによってシールドされるため、ドレイン電極9を介し
て画素電極14Bの電位に影響を与えることはない。
に、以下の式が成立する。 ΔY=(Ppitch−Gwidth−Wcs−Ws−3・S
Dgap)/2
チャネル部以外の半導体層をハーフ露光技術によって除
去する工程が不要である。これにより、製造工程時間の
短縮と、アクティブマトリクス基板の製造歩留向上を達
成することが可能になる。
参照しながら、本実施形態について説明する。図39
は、本実施形態におけるアクティブマトリクス基板10
00のレイアウトを示した平面図であり、図40は、図
39のA−A’線断面図である。
板1000は、第8の実施形態に係るアクティブマトリ
クス基板900と類似した構成を有している。アクティ
ブマトリクス基板1000の特徴点のひとつは、ドレイ
ン電極9が、隣り合う2本の信号配線5のほぼ中央に配
置されていることにある。また、上層画素電極14Aが
薄膜トランジスタのチャネル部を完全に覆っている。言
いかえると、上層画素電極14Aが薄膜トランジスタの
チャネル部を完全に覆うように、ドレイン電極9の位置
が設定されている。他の点において、アクティブマトリ
クス基板1000の構成は、アクティブマトリクス基板
900の構成と同様である。
10の光リーク電流が抑制されるため、液晶表示装置に
応用した際のコントラストを改善することができる。
に、以下の式が成立する。
s−3・SDgap)/2
極9およびソース電極8Bが、互いに平行に延びる部分
を有しており、これらの部分が走査配線2と直交してい
る。本発明の効果を得るには、上記平行部分と走査配線
2とが直交している必要は無く、90度以外の角度で交
差していても良い。
って、隣接する信号配線5の中央から多少外れた位置に
設けられていてもよい。ただし、ドレイン電極9は、対
応する下層画素電極14Bの中心部をY軸に沿って通る
直線から、画素ピッチ(X軸方向に沿って計測した画素
ピッチ)の±25%の範囲内にあることが好ましい。
様、薄膜トランジスタのチャネル部以外の半導体層をハ
ーフ露光技術によって除去する工程が不要である。これ
により、製造工程時間の短縮と、アクティブマトリクス
基板の製造歩留向上を達成することが可能になる。
は、いずれも走査配線を下層レベルに形成し、薄膜トラ
ンジスタの半導体層を上層レベルに形成する構成を採用
している。この構成のトランジスタは、ゲート電極とし
て機能する走査配線がトランジスタの最下層レベルに位
置するため、「ボトムゲート型トランジスタ(逆スタガ
ー型トランジスタ)」と称されている。本実施形態で
は、ゲート電極として機能する走査配線がトランジスタ
の最上層の設けられている「トップゲート型トランジス
タ(正スタガー型トランジスタ)」を用いてアクティブ
マトリクス基板を構成する。
100では、図41(c)および図42(d)に示され
るように、走査配線2が、信号配線5、ドレイン電極
9、および画素電極14の上層レベルに形成され、これ
ら信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極14と
交差している。
ン電極9、および画素電極14の下層レベルに配置され
ており、信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極
14によって覆われている。走査配線2の真下には必ず
ゲート絶縁膜4が存在し、走査配線2と画素電極14と
の間に補助容量が形成される。
ら、本実施形態にかかるアクティブマトリクス基板50
0の製造方法を説明する。
チック基板1上に、ノンドープのアモルファスシリコン
からなる真性半導体層6、P(リン)等がドープされた
不純物添加半導体層7、およびAPC(Ag−Pd−C
u:銀合金)からなる反射金属膜96を積層した後、レ
ジストマスク92を形成する。真性半導体層6、不純物
添加半導体層7、および反射金属膜96の厚さは、それ
ぞれ、例えば150nm、50nm、150nmであ
る。レジストマスク92は、第1の実施形態の場合と同
様に、信号配線5、ドレイン電極9、画素電極14を規
定する相対的に厚い部分92aと、信号配線5とドレイ
ン電極9との間の領域を規定する相対的に薄い部分92
bとを有している。
金属膜96、不純物添加半導体層7および真性半導体層
6を順次エッチングする。図41(a)および図42
(b)は、このエッチングが完了した段階の構成を示し
ている。この段階において、薄膜トランジスタ10のチ
ャネル領域はレジストマスク92の相対的に薄い部分9
2bによって覆われているため、チャネル領域の金属膜
96、および不純物添加半導体層7は全くエッチングさ
れていない。すなわち、反射金属膜96において信号配
線5となるべき部分とドレイン電極9となるべき部分と
は未分離のままである。
により、薄膜トランジスタのチャネル領域を覆っていた
レジスト部分92bを除去した後、再び、反射金属膜9
6、および不純物添加半導体層7のエッチングを行な
う。レジストマスク92を除去することより、図41
(b)および図42(c)に示される構造を作製するこ
とができる。この段階では、図41(b)に示されるよ
うに、信号配線5とドレイン電極9との隙間領域におい
て、それらの下層レベルに位置する真性半導体層6が部
分的に露出している。
のSiNxからなるゲート絶縁膜4、厚さ200nmの
AlNd膜を積層した後、第2マスクを用いて、AlN
dをパターニングし、図41(b)および図42(d)
に示されるように、走査配線2を形成する。
ング工程を行ない、走査配線2によって覆われていない
領域に位置するゲート絶縁膜4および真性半導体層6を
除去する。その結果、図41(c)および図42(e)
に示される構造が得られる。このエッチングにより、真
性半導体層6のうち、薄膜トランジスタとして機能する
部分を除き、信号配線5とドレイン電極9との間の領域
に位置していた部分は除去される。なお、画素電極14
およびドレイン電極9の下層レベルには、最終的に、画
素電極14およびドレイン電極9と同様の形状を有する
半導体層6および7が存在し、また、信号配線5の下層
レベルにも、信号配線5と同様の形状を有する導体層6
および7が存在する。
00は、反射型の画素電極14を有しており、反射型液
晶表示装置を構成するために用いられる。本実施形態の
製造方法によれば、画素電極14の下に半導体層6およ
び7が残置されるため、画素電極14を透明導電膜から
形成したとしても、透過型表示装置に適用することはで
きない。
されず、ゲート絶縁膜4や半導体層6および7をエッチ
ングする際にエッチングマスクとして機能し得る導電性
材料であればよい。例えば、Ta、Mo、W、Ti、A
l、もしくは、これらの合金、APC、またはITOあ
ってもよい。また、これらの材料からなる層を複数積層
した膜を用いても良い。
Ag、Al、Au、または、これらの合金材料であって
もよい。
れず、SiO2等の無機絶縁材料、BZT等の有機絶縁
材料、または、これらの材料からにる層を積層した膜で
あってもよい。
クティブマトリクス基板は、画素電極14が反射性金属
膜から形成されており、最終的に組み立てられる表示装
置は反射型である。これに対し、第1から第4の実施形
態のアクティブマトリクス基板は、透過型表示装置に用
いられるものであった。第1から第4の実施形態を反射
型用に転用するには、透明導電膜に代えて反射金属膜を
形成し、この反射金属膜をパターニングすることによ
り、信号配線5、ドレイン電極9、および画素電極14
を形成すれば良い。この場合、画素電極14の下層レベ
ルに半導体層6および7が残っていても問題無い。この
ため、反射型の場合は、画素電極14を形成する前にお
いて、半導体層6および7を走査配線2に整合した形状
にパターニングしておく必要は無い。第4の実施形態の
場合のように、線状のチャネル保護層を走査配線上に形
成しておけば、その上に堆積したコンタクト層および反
射金属膜をパターニングして信号配線5、ドレイン電極
9、および画素電極14を形成する際、レジストマスク
92の相対的に薄い部分92bを除去した後、チャネル
保護層をエッチングマスクの一部として機能させること
ができる。このため、信号配線5とドレイン電極9との
間の領域に位置する不要な半導体層をエッチングにより
除去する際、チャネル保護層の真下には半導体層が残さ
れ、薄膜トランジスタの半導体領域として機能する部分
が走査配線上に適切に配置されることになる。
成、すなわち、補助容量配線を用い構成や上層画素電極
を絶縁膜上に配置する構成を本実施形態に係るトップケ
ート型トランジスタと組み合わせてもよい。
形態における走査配線2および信号配線5は、いずれ
も、直線的に延びる配線から構成されており、基板1の
主面に平行な方向に突出する部分や窪んだ部分を有して
いない。このため、走査配線2と平行な方向にアライメ
ントズレに生じても、各画素内のレイアウトに変化は生
じない。これに対し、走査配線2に対して垂直な方向に
関するアライメントズレは、アライメントマージン(Δ
Y)を超えない範囲に抑えられる必要があり、アライメ
ントマージン(ΔY)の大きさは、画素ピッチよりも小
さい。
でない場合は、基板伸縮率が小さい方位に対して平行に
信号配線5を配置することが好ましい。そこで、本実施
形態では、信号配線5に平行な方向に対する基板1の伸
縮率が信号配線5に対して垂直な方向に対する基板1の
伸縮率よりも小さくなるように、基板1に対する信号配
線5の方向を設定している。これにより、信号配線5に
平行な方向のアライメントズレを低減し、アライメント
マージン(ΔY)内に確実におさまるようにしている。
分なアライメントマージンを確保するには、図1に示す
ように走査配線2を充分に長くし、表示領域(画素領
域)の外側へまっすぐ延長しておく必要がある。このよ
うな延長部を走査配線2に設けておくことにより、走査
配線2と平行な方向に関して信号配線5や画素電極14
の位置ズレが生じても、信号配線5や画素電極14を走
査配線2と確実に交差されることが可能になる。走査配
線2と平行な方向に関するアライメントマージン(Δ
X)は、走査配線2の延長部の長さによって規定され
る。
と平行な方向に関する基板伸縮率が相対的に大きくなる
ような配置が選択されているため、走査配線2と平行な
方向に関するアライメントマージン(ΔX)は、走査配
線2と垂直な方向に関するアライメントマージン(Δ
Y)よりも大きく設定することが好ましい。このため、
本実施形態では、走査配線2の延長部の長さを走査配線
ピッチよりも長くしている。
ブマトリクス基板を実現する例を説明してきたが、本発
明の適用範囲はこれに限定されない。本発明は、プラス
チック基板のように製造プロセス中に伸縮する基板を用
いる場合に顕著な効果を発揮するが、本発明によって得
られる種々の効果のうち、アライメントズレに影響され
にくいという効果は、プラスチック基板以外の基板(例
えばガラス基板)を用いても充分に享受される。特に、
大型の表示パネルをアライメント精度の低い露光装置な
どを用いて製造する場合に好ましい効果が得られる。
基板は、液晶表示装置以外の表示装置(例えば有機EL
を用いた表示装置)に適用しても優れた効果を奏する。
例えば、図4(a)に示すように、ドレイン電極9が下
層に位置する走査配線2を完全に乗り越えている状態の
みを意味するのではなく、ドレイン電極9の先端(エッ
ジ9E)の位置が走査配線2のエッジ(側面)の位置と
一致している場合を含むものとする。
れば、画素電極を薄膜トランジスタに接続するための導
電部材が、当該画素電極から離れた位置にある走査配線
の位置まで延伸し、走査配線と交差している。このた
め、走査配線と導電部材との間のアライメントマージン
が充分に大きくなり、プラスチック基板のように伸縮率
の大きな基板を用いることが可能となる。
(ゲート電極)上に自己整合的に形成されている場合
は、製造に際して、半導体層と走査配線(ゲート電極)
との間のマスクアライメントが不要となるため、基板が
大きく伸縮しても、薄膜トランジスタの半導体層と走査
配線(ゲート電極)との間に位置ずれが生じない。
保護層が設けられている場合、半導体層のチャネル領域
が製造プロセス中にエッチングされず、トランジスタ特
性のバラツキが防止される。また、チャネル保護層が走
査配線(ゲート電極)に対して自己整合的に形成される
場合、チャネル保護層と走査配線(ゲート電極)との間
のマスクアライメントが不要となるため、基板が大きく
伸縮しても、チャネル保護層と走査配線(ゲート電極)
との間において位置ずれが生じないという利点がある。
形成されていると、裏面露光法を用いて上記の半導体層
やチャネル保護層を形成することができる。
覆われていると、外光による薄膜トランジスタのオフ電
流リーク増加が抑制される。
方法によれば、裏面露光法により、薄膜トランジスタを
走査配線上に自己整合的に形成することができるため、
基板の伸縮が生じても、薄膜トランジスタと走査配線と
の間のアライメントズレを問題にする必要が無くなる。
また、ソース電極として機能する信号配線、およびドレ
イン電極として機能する導電部材を走査配線と交差させ
ることが容易なレイアウトを採用しているため、基板の
伸縮が大きくても、正常に機能する薄膜トランジスタを
形成できる。このため、従来は実現が困難であるとされ
ていたプラスチック基板を用いてアクティブマトリクス
基板を製造することが可能になる。
ィブマトリクス基板を備えているため、軽量かつ耐衝撃
性に優れたプラスチック基板を用いて表示を行なうこと
ができる。
リクス基板100のレイアウトを模式的に示す上面図で
ある。
一部を拡大した上面図である。
(b)は、図2のB−B’線断面図である。
極や画素電極のパターニングを行なうまでの期間にプラ
スチック基板が延びる場合に好適な配置例を示し、
(b)は、同様の期間にプラスチック基板が縮む場合に
好適な配置例を示している。
極のパターニングを行なうまでの間に、プラスチック基
板が延びるか縮むかが不特定の場合における配置例を示
している。
ける2つの画素領域を示す上面図である。
おける図6のA−A’線断面およびB−B’線断面を示
す工程断面図である。
おける図6のA−A’線断面およびB−B’線断面を示
す工程断面図である。
おける図6のA−A’線断面およびB−B’線断面を示
す工程断面図である。
スクの一部を示す部分拡大図であり、(b)、(c)お
よび(d)は、それぞれ、(a)のC−C’線断面図、
D−D’線断面図、およびE−E’線断面図である。
である。
る模式的斜視図である。
ルターの電着法を説明するための図である。
トマーカーの一例を示す平面図である。
Δyと画素ピッチとの関係を示すグラフである。
マトリクス基板200のレイアウトの概略を示した平面
図である。
り、(b)は、図14のB−B’線断面図である。
マトリクス基板200の製造方法を示す図面であり、主
なプロセスステップにおける2つの画素領域を示す平面
図である。
面を示す工程断面図である。
マトリクス基板300のレイアウトの概略を示した平面
図である。
成領域におけるブラックマトリクス35の形状を示す平
面図であり、(c)および(d)は、それぞれ、(a)
および(b)のF−F’線断面図である。
マトリクス基板400の製造方法を示す図面であり、主
なプロセスステップにおける2つの画素領域を示す平面
図である。
面を示す工程断面図である。
トリクス基板500のレイアウトを模式的に示す上面図
である。
の一部を拡大した上面図である。
ブマトリクス基板600の表示領域の一部を拡大した上
面図である。
アクティブマトリクス基板700の表示領域の一部を拡
大した上面図である。
ブマトリクス基板800の表示領域の一部を拡大した上
面図である。
ブマトリクス基板900の表示領域の一部を拡大した上
面図である。
ブマトリクス基板1000の表示領域の一部を拡大した
上面図である。
ブマトリクス基板1100の製造方法を示す図面であ
り、主なプロセスステップにおける2つの画素領域を示
す平面図である。
面を示す工程断面図である。
面図である。
上に形成された1つの画素領域における平面レイアウト
図であり、(b)は、そのA−A’線断面である。
上に形成された1つの画素領域における平面レイアウト
図であり、(b)は、そのA−A’線断面である。
れた1つの画素領域におけるレイアウト図である。
画素ピッチとアライメントマージンとの関係を求めるた
めに用いたレイアウト図である。
査配線102と信号配線105との交差部80を示す平
面図である。
部分) 20 補助容量配線 21 層間絶縁膜 22 コンタクトホ−ル 23 チャネル保護膜 31 薄膜トランジスタのチャネル領域 33 カラーフィルタ 35 ブラックマトリクス 36 対向電極 37 配向膜 38 液晶層 39 シール 40 スペーサ 50 液晶パネル 51 ゲートドライブ回路51 52 ソースドライブ回路52 53 ゲートドライバ/ソースドライバ 54 透明絶縁基板 55 対向基板 56 偏光子 91 透明導電膜 92 レジストマスク 93 遮光性金属膜 95 チャネル保護層 96 反射金属膜 101 プラスチック基板 102 走査配線 103 ゲート電極 104 ゲート絶縁膜 105 信号配線 106 真性半導体層 107 不純物添加半導体層(コンタクト層) 108 ソース電極 109 ドレイン電極 110 薄膜トランジスタ(TFT) 113 補助容量線 114 画素電極
Claims (62)
- 【請求項1】 基板と、 前記基板上に形成された複数の走査配線と、 絶縁膜を介して前記走査配線と交差する複数の信号配線
と、 前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、 薄膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的
に接続され得る複数の画素電極と、 を備えたアクティブマトリクス基板であって、 各画素電極、および、これに対応する薄膜トランジスタ
は、導電部材によって相互に接続されており、 前記画素電極および前記導電部材は、それぞれ、隣接す
る異なる走査配線と交差しているアクティブマトリクス
基板。 - 【請求項2】 基板と、 前記基板上に形成された複数の走査配線と、複数の補助
容量配線と、 絶縁膜を介して前記走査配線、補助容量配線と交差する
複数の信号配線と、 前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、 薄膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的
に接続され得る複数の画素電極と、 を備えたアクティブマトリクス基板であって、 各画素電極、および、これに対応する薄膜トランジスタ
は、導電部材によって相互に接続されており、 前記画素電極および前記導電部材は、それぞれ、隣接す
る異なる走査配線と交差するとともに、隣接する異なる
補助容量配線とも交差しているアクティブマトリクス基
板。 - 【請求項3】 基板と、 前記基板上に形成された複数の走査配線と、複数の補助
容量配線と、 第1の絶縁膜を介して前記走査配線、補助容量配線と交
差する複数の信号配線と、 前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、 薄膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的
に接続され得る複数の下層画素電極と、 第2の絶縁膜を介して前記下層画素電極の上層に配置さ
れ、コンタクトホ−ルを介して前記下層画素電極と電気
的に接続される複数の上層画素電極と、を備えたアクテ
ィブマトリクス基板であって、 前記信号配線、前記導電部材、および下層画素電極は、
いずれも、同一の導電膜をパタ−ンニングすることによ
って形成され、 各画素電極、および、これに対応する薄膜トランジスタ
は、導電部材によって相互に接続されており、 前記下層画素電極および前記導電部材は、それぞれ、隣
接する異なる走査配線と交差するとともに、また、隣接
する異なる補助容量配線とも交差しているアクティブマ
トリクス基板。 - 【請求項4】 基板と、 前記基板上に形成された複数の走査配線と、 第1の絶縁膜を介して前記走査配線と交差する複数の信
号配線と、 前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、 薄膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的
に接続され得る複数の下層画素電極と、 第2の絶縁膜を介して前記下層画素電極の上層に配置さ
れ、コンタクトホ−ルを介して前記下層の画素電極と電
気的に接続される複数の上層画素電極と、を備えたアク
ティブマトリクス基板であって、 前記信号配線、前記導電部材、および下層画素電極は、
いずれも、同一の導電膜をパタ−ンニングすることによ
って形成され、 前記下層画素電極および上層画素電極によって構成され
る画素電極、および、これに対応する薄膜トランジスタ
は、前記導電部材によって相互に接続されており、 前記下層画素電極および前記導電部材は、それぞれ、隣
接する異なる走査配線と交差しているアクティブマトリ
クス基板。 - 【請求項5】 基板と、 前記基板上に形成された複数の走査配線と、複数の補助
容量配線と、 絶縁膜を介して前記走査配線、補助容量配線と交差する
複数の信号配線と、 前記基板上に形成され、対応する走査配線に印加される
信号に応答して動作する複数の薄膜トランジスタと、 薄膜トランジスタを介して、対応する信号配線と電気的
に接続され得る複数の下層画素電極と、 絶縁膜を介して前記下層の画素電極の上層に配置され、
コンタクトホ−ルを介して前記下層画素電極と電気的に
接続される複数の上層画素電極と、を備えたアクティブ
マトリクス基板であって、 前記信号配線、前記導電部材、および下層画素電極は、
いずれも、同一の導電膜をパタ−ンニングすることによ
って形成され、 前記下層画素電極および上層画素電極によって構成され
る画素電極、および、これに対応する薄膜トランジスタ
は、導電部材によって相互に接続されており、 隣接する前記走査配線および前記補助容量配線のうち、
一方は前記下層画素電極と交差し、他方は前記導電部材
と交差しているアクティブマトリクス基板。 - 【請求項6】 前記信号配線から分岐して前記走査配線
と交差するソース電極を備え、 前記導電部材と前記走査配線との交差部は、前記信号配
線と前記走査配線との交差部および前記ソース電極と前
記走査配線との交差部で挟まれている請求項5に記載の
アクティブマトリクス基板。 - 【請求項7】 前記信号配線と前記導電部材との間の距
離は、前記導電部材と前記ソース電極との間の距離と略
等しい請求項6に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項8】 前記薄膜トランジスタのチャネル部が隣
合う信号配線のほぼ中央に位置する請求項7に記載のア
クティブマトリクス基板。 - 【請求項9】 前記薄膜トランジスタのチャネル部が前
記上層画素電極によって覆われている請求項8に記載の
アクティブマトリクス基板。 - 【請求項10】 各薄膜トランジスタの半導体層は、前
記走査配線に対して自己整合的に形成されており、 前記信号配線および導電部材は、前記半導体層と交差す
るように配置されている請求項1から9のいずれかに記
載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項11】 前記信号配線および導電部材は、前記
半導体層を乗り超えるように配置されており、 前記半導体層のチャネル領域は、前記走査配線に対して
自己整合的に形成されたチャネル保護層によって覆われ
ている請求項1から9のいずれかに記載のアクティブマ
トリクス基板。 - 【請求項12】 前記チャネル保護層の側面のうち、前
記信号配線および導電部材が延伸する方向に平行な側面
は、前記信号配線および導電部材の外側の側面に整合し
ている請求項11に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項13】 前記チャネル保護層の側面のうち、前
記走査配線が延伸する方向に対して平行な2つの側面間
距離は、前記走査配線の線幅よりも狭い請求項12に記
載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項14】 前記導電部材は、前記導電部材に接続
されている画素電極から前記信号配線に対して平行な方
向に延長しており、 前記導電部材の先端から、前記導電部材に接続された画
素電極の反対側の端までの距離が走査配線間隔の1倍よ
り長く、走査配線間隔の2倍未満である請求項1から1
3のいずれかに記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項15】 前記信号配線、前記導電部材、および
前記画素電極は、いずれも、同一の導電膜をパターニン
グすることによって形成された導電層を含んでいる請求
項1から14のいずれかに記載のアクティブマトリクス
基板。 - 【請求項16】 前記信号配線、前記導電部材、および
前記画素電極は、いずれも、同一の透明導電膜をパター
ニングすることによって形成された透明導電層を含んで
おり、 前記信号配線に含まれる前記透明導電層の上には、遮光
性を有する膜が配置されている請求項1または2に記載
のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項17】 前記遮光性を有する膜の電気抵抗率
は、前記透明導電層の電気抵抗率よりも低い金属から形
成されている請求項16に記載のアクティブマトリクス
基板。 - 【請求項18】 前記走査配線および前記信号配線は、
表示領域内において、前記基板の表面に平行な方位に突
出する部分を有していない請求項1から17のいずれか
に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項19】 前記走査配線は遮光性金属から形成さ
れている請求項1から18のいずれかに記載のアクティ
ブマトリクス基板。 - 【請求項20】 前記複数の走査配線の各々は、少なく
とも前記薄膜トランジスタが形成される領域において、
光を透過し得るスリット状開口部分を有している請求項
1から19のいずれかに記載のアクティブマトリクス基
板。 - 【請求項21】 前記複数の走査配線の各々は、少なく
とも前記薄膜トランジスタが形成される領域において、
複数の配線部分に分離されている請求項1から19のい
ずれかに記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項22】 前記複数の配線部分の各々の線幅は、 前記走査配線を覆うネガ型感光性樹脂層を形成した後、
前記基板裏面側から前記基板に光を照射し、それによっ
て前記ネガ型感光性樹脂層の一部を露光するとき、前記
光の回折により、前記複数の配線部分上に位置する前記
ネガ型感光性樹脂層の実質的に全部を感光させることが
できる大きさである請求項21に記載のアクティブマト
リクス基板。 - 【請求項23】 前記信号配線に平行な方向に対する前
記基板の伸縮率が、前記信号配線に垂直な方向に対する
前記基板の伸縮率よりも小さくなるように、前記基板と
前記信号配線との間の配置関係が規定されている請求項
1から22のいずれかに記載のアクティブマトリクス基
板。 - 【請求項24】 前記複数の走査配線は、表示領域より
も外側に延長されており、 各走査配線の延長部の長さは、走査配線ピッチよりも大
きい請求項1から23のいずれかに記載のアクティブマ
トリクス基板。 - 【請求項25】 前記画素電極上にカラーフィルタが形
成されている請求項1から24のいずれかに記載のアク
ティブマトリクス基板。 - 【請求項26】 前記基板は、プラスチックから形成さ
れている請求項1から25のいずれかに記載のアクティ
ブマトリクス基板。 - 【請求項27】 前記基板は、入射光の光路または偏光
を変化させる光学部材を一体的に含んでいる請求項26
に記載のアクティブマトリクス基板。 - 【請求項28】 プラスチック基板と、 前記プラスチック基板上に形成された第1の走査配線
と、 前記プラスチック基板上に形成され、前記第1の走査配
線に対して平行に配置された第2の走査配線と、 前記プラスチック基板上に形成され、前記第2の走査配
線に対して平行に配置された第3の走査配線と、 絶縁膜を介して前記第1から第3の走査配線と交差する
信号配線と、 前記第1の走査配線を横切る第1の画素電極と、 前記第2の走査配線を横切る第2の画素電極と、 前記第2の走査配線に対して自己整合的に形成された第
1の薄膜トランジスタと、 前記第3の走査配線に対して自己整合的に形成された第
2の薄膜トランジスタと、を備え、 前記第1の画素電極は、前記第2の走査配線を横切る第
1の導電部材によって前記第1の薄膜トランジスタに接
続され、 前記第2の画素電極は、前記第3の走査配線を横切る第
2の導電部材によって前記第2の薄膜トランジスタに接
続されているアクティブマトリクス基板。 - 【請求項29】 請求項1から28のいずれかに記載の
アクティブマトリクス基板と、 前記アクティブマトリクス基板に対向する基板と、 前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に
位置する光変調層と、を備えた表示装置。 - 【請求項30】 請求項29に記載された表示装置を備
えた携帯型電子装置。 - 【請求項31】 基板上に複数の走査配線を形成する工
程と、 前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記走査配線に整合した第1のレジストマスクを前記走
査配線の上方に形成する工程と、 前記半導体層のうち前記第1のレジストマスクによって
覆われていない部分を除去し、薄膜トランジスタの半導
体領域として機能する部分を含む線状半導体層を前記走
査配線に対して自己整合的に形成する工程と、 前記第1のレジストマスクを除去する工程と、 前記線状半導体層を覆うように導電膜を堆積する工程
と、 第2のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニン
グすることにより、前記走査配線と交差する信号配線お
よび画素電極を形成するとともに、前記画素電極から前
記信号配線に平行に延長し、前記画素電極が交差してい
る走査配線に隣接する走査配線と交差する導電部材を形
成し、更に、前記線状半導体層をパターニングすること
により、前記信号配線および導電部材の下方に前記薄膜
トランジスタの半導体領域を形成する工程と、を包含す
るアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項32】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第2のレジストマスクとして、前記信号配線および
導電部材を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線
と前記導電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い
部分とを有するレジストパターンを形成する工程と、 前記導電膜および線状半導体層のうち、前記レジストパ
ターンに覆われていない部分をエッチングする工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜のうち、前記レジストパターンの相対的に薄
い部分に覆われていた部分をエッチングし、前記信号配
線および前記導電部材を形成する工程と、を包含する請
求項31に記載のアクティブマトリクス基板の製造方
法。 - 【請求項33】 基板上に複数の走査配線を形成する工
程と、 前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記走査配線に整合した第1のレジストマスクを前記走
査配線の上方に形成する工程と、 前記半導体層のうち前記第1のレジストマスクによって
覆われていない部分を除去し、薄膜トランジスタの半導
体領域として機能する部分を含む線状半導体層を前記走
査配線に対して自己整合的に形成する工程と、 前記第1のレジストマスクを除去する工程と、 前記線状半導体層を覆うように透明導電膜を堆積する工
程と、 前記透明導電膜上に遮光膜を堆積する工程と、 第2のレジストマスクを用いて前記遮光膜および透明導
電膜をパターニングすることにより、前記走査配線と交
差する信号配線および画素電極を形成するとともに、前
記画素電極から前記信号配線に平行に延長し、前記画素
電極が交差している走査配線に隣接する走査配線と交差
する導電部材を形成し、更に、前記線状半導体層をパタ
ーニングすることにより、前記信号配線および導電部材
の下方に前記薄膜トランジスタの半導体領域を形成する
工程と、 ネガ型感光性樹脂材料を前記基板上に塗布する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ネガ型感光性樹脂材料を露光した後、現像する
ことにより、非感光部分を除去し、ブラックマトリクス
を形成する工程と、を包含するアクティブマトリクス基
板の製造方法。 - 【請求項34】 前記ネガ型感光性樹脂材料を露光する
際、前記走査配線および遮光膜が形成されていない領域
を透過する光を用いて、前記信号配線、導電部材、およ
び薄膜トランジスタの半導体領域の上に位置する前記ネ
ガ型感光性樹脂材料を感光し、それよって、前記画素電
極が形成されていない領域を前記ブラックマトリクスに
よって覆う請求項33に記載のアクティブマトリクス基
板の製造方法。 - 【請求項35】 前記遮光膜のうち、前記ブラックマト
リクスによって覆われてない部分をエッチングし、前記
画素電極上に透光領域を形成する請求項24または34
に記載のアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項36】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第2のレジストマスクとして、前記信号配線および
導電部材を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線
と前記導電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い
部分とを有するレジストパターンを形成する工程と、 前記導電膜および線状半導体層のうち、前記レジストパ
ターンに覆われていない部分をエッチングする工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜のうち、前記レジストパターンの相対的に薄
い部分に覆われていた部分をエッチングし、前記信号配
線および前記導電部材を形成する工程と、を包含する請
求項33から35のいずれかに記載のアクティブマトリ
クス基板の製造方法。 - 【請求項37】 基板上に複数の走査配線を形成する工
程と、 前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にチャネル保護層を形成する工程と、 前記チャネル保護層上に第1のポジ型レジスト層を形成
する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記第1のポジ型レジスト層を露光した後、現像に
より、前記走査配線に整合した第1のレジストマスクを
前記走査配線の上方に形成する工程と、 前記チャネル保護層のうち前記第1のレジストマスクに
よって覆われていない部分を除去し、前記走査配線の線
幅よりも狭い線幅を有するチャネル保護層を前記走査配
線に対して自己整合的に形成する工程と、 前記チャネル保護層および半導体層を覆うようにコンタ
クト層を堆積する工程と、 前記コンタクト層上に第2のポジ型レジスト層を形成す
る工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記第2のポジ型レジスト層を露光した後、現像に
より、前記走査配線に整合した第2のレジストマスクを
前記走査配線の上方に形成する工程と、 前記コンタクト層および半導体層のうち前記第2のレジ
ストマスクによって覆われていない部分を除去し、線状
コンタクト層、および薄膜トランジスタの半導体領域と
して機能する部分を含む線状半導体層を前記走査配線に
対して自己整合的に形成する工程と、 前記第2のレジストマスクを除去する工程と、 前記線状コンタクト層を覆うように導電膜を堆積する工
程と、 第3のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニン
グすることにより、前記走査配線と交差する信号配線お
よび画素電極を形成するとともに、前記画素電極から前
記信号配線に平行に延伸し、前記画素電極が交差してい
る走査配線に隣接する走査配線と交差する導電部材を形
成し、更に、前記線状コンタクト層、チャネル保護層、
および半導体層をパターニングすることにより、前記信
号配線および導電部材の下方に前記チャネル保護膜で上
面が部分的に覆われた前記薄膜トランジスタの半導体領
域を形成する工程と、を包含するアクティブマトリクス
基板の製造方法。 - 【請求項38】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第3のレジストマスクとして、前記信号配線および
導電部材を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線
と前記導電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い
部分とを有するレジストパターンを形成する工程と、 前記導電膜、線状コンタクト層、線状チャネル保護層、
および線状半導体層のうち、前記レジストパターンに覆
われていない部分をエッチングする工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパ
ターンの相対的に薄い部分によって覆われていた部分を
エッチングし、前記信号配線および前記導電部材を分離
して形成する工程と、を包含する請求項37に記載のア
クティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項39】 基板上に複数の走査配線を形成する工
程と、 前記走査配線を覆う絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にチャネル保護層を形成する工程と、 前記チャネル保護層上にポジ型レジスト層を形成する工
程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記走査配線に整合した第1のレジストマスクを前記走
査配線の上方に形成する工程と、 前記チャネル保護層のうち前記第1のレジストマスクに
よって覆われていない部分を除去し、チャネル保護層を
前記走査配線に対して自己整合的に形成する工程と、 前記チャネル保護層および半導体層を覆うようにコンタ
クト層を堆積する工程と、 前記コンタクト層を覆うように導電膜を堆積する工程
と、 第2のレジストマスクを用いて、前記導電膜をパターニ
ングすることにより、前記走査配線と交差する信号配線
および画素電極を形成するとともに、前記画素電極から
前記信号配線に沿って延伸し、前記画素電極が交差して
いる走査配線に隣接する走査配線と交差する導電部材を
形成し、更に、前記コンタクト層、チャネル保護層、お
よび半導体層をパターニングすることにより、前記信号
配線および導電部材の下方に前記チャネル保護膜で上面
が覆われた前記薄膜トランジスタの半導体領域を形成す
る工程と、を包含するアクティブマトリクス基板の製造
方法。 - 【請求項40】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第2のレジストマスクとして、前記信号配線および
導電部材を規定する相対的に厚い部分と、前記信号配線
と前記導電部材との隙間の領域を規定する相対的に薄い
部分とを有するレジストパターンを形成する工程と、 前記導電膜、コンタクト層、チャネル保護層、および半
導体層のうち、前記レジストパターンに覆われていない
部分をエッチングする工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパ
ターンの相対的に薄い部分によって覆われていた部分を
エッチングし、前記信号配線および前記導電部材を分離
して形成する工程と、を包含する請求項39に記載のア
クティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項41】 前記コンタクト層の形成前に、裏面露
光法により、前記半導体層を前記走査配線に対して自己
整合的に形成する請求項39または40に記載のアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項42】 前記レジストパターンの相対的に薄い
部分を除去した後、前記導電膜およびコンタクト層のう
ち、前記レジストパターンの相対的に薄い部分によって
覆われていた部分をエッチングする際、前記半導体層の
露出部分をエッチングし、前記チャネル保護層の下方に
薄膜トランジスタの半導体領域を残す請求項40に記載
のアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項43】 基板上に半導体膜を形成する工程と、 前記半導体膜上に第1導電膜を形成する工程と、 前記第1導電膜および前記半導体膜をパターニングする
ことにより、複数の信号配線、複数の画素電極、および
各画素電極から前記信号配線に沿って延びる導電部材を
形成するとともに、前記信号配線と前記導電部材との間
の領域に位置する前記半導体膜は除去しないで残す工程
と、 前記基板上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上に第2導電膜を形成する工程と、 前記第2導電膜をパターニングすることにより、前記信
号配線、画素電極および導電部材と交差する複数の走査
配線を形成するとともに、前記信号配線と前記導電部材
との間の領域に位置する前記半導体膜のうち、前記走査
配線の下方に位置する部分以外の部分をエッチングする
工程と、を包含するアクティブマトリクス基板の製造方
法。 - 【請求項44】 前記第1導電膜および前記半導体膜を
パターニングする工程は、 前記信号配線、前記画素電極、および前記導電部材を規
定する相対的に厚い部分と、前記信号配線と前記導電部
材との間の領域を規定する相対的に薄い部分とを有する
レジストマスクを形成する工程と、 前記第1導電膜および前記半導体膜のうち、前記レジス
トマスクに覆われていない部分をエッチングする工程
と、 前記レジストマスクから前記相対的に薄い部分を除去す
る工程と、 前記第1導電膜のうち、前記レジストマスクの前記相対
的に薄い部分によって覆われていた部分をエッチングす
る工程と、を包含する請求項43に記載のアクティブマ
トリクス基板の製造方法。 - 【請求項45】 基板上にゲート電極を形成する工程
と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にポジ型レジスト層を形成する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記ゲート電極に整合した第1のレジストマスクを前記
ゲート電極の上方に形成する工程と、 前記半導体層のうち前記第1のレジストマスクによって
覆われていない部分を除去し、薄膜トランジスタの半導
体領域として機能する部分を含む半導体層を前記ゲート
電極に対して自己整合的に形成する工程と、 前記第1のレジストマスクを除去する工程と、 前記半導体層を覆うように導電膜を堆積する工程と、 第2のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニン
グすることにより、前記ゲート電極と交差するソース電
極およびドレイン電極を形成し、更に、前記半導体層を
パターニングすることにより、前記ソース電極およびド
レイン電極の下方に前記薄膜トランジスタの半導体領域
を形成する工程と、を包含するアクティブマトリクス基
板の製造方法。 - 【請求項46】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第2のレジストマスクとして、前記ソース電極およ
びドレイン電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソ
ース電極と前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する
相対的に薄い部分とを有するレジストパターンを形成す
る工程と、 前記導電膜および半導体層のうち、前記レジストパター
ンに覆われていない部分をエッチングする工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜のうち、前記レジストパターンの相対的に薄
い部分に覆われていた部分をエッチングし、前記ソース
電極およびドレイン電極を形成する工程と、を包含する
請求項36に記載のアクティブマトリクス基板の製造方
法。 - 【請求項47】 前記ソース電極は、前記走査配線と交
差するように直線状に延びる信号配線の一部であり、前
記ドレイン電極は、画素電極から前記信号配線に沿って
平行に延びている請求項45または46に記載のアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項48】 基板上にゲート電極を形成する工程
と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にチャネル保護層を形成する工程と、 前記チャネル保護層上に第1のポジ型レジスト層を形成
する工程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記第1のポジ型レジスト層を露光した後、現像に
より、前記ゲート電極に整合した第1のレジストマスク
を前記ゲート電極の上方に形成する工程と、 前記チャネル保護層のうち前記第1のレジストマスクに
よって覆われていない部分を除去し、前記チャネル保護
層を前記ゲート電極に対して自己整合的に配置する工程
と、 前記チャネル保護層および半導体層を覆うようにコンタ
クト層を堆積する工程と、 第2のレジストマスクを前記ゲート電極の上方に形成す
る工程と、 前記コンタクト層および半導体層のうち前記第2のレジ
ストマスクによって覆われていない部分を除去し、コン
タクト層、チャネル保護層、および薄膜トランジスタの
半導体領域として機能する部分を含む半導体層を前記ゲ
ート電極に対して自己整合的に形成する工程と、 前記第2のレジストマスクを除去する工程と、 前記コンタクト層を覆うように導電膜を堆積する工程
と、 第3のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニン
グすることにより、前記ゲート電極と交差するソース電
極およびドレイン電極を形成し、更に、前記コンタクト
層、チャネル保護層、および半導体層をパターニングす
ることにより、前記ソース電極およびドレイン電極の下
方に前記チャネル保護膜で上面が部分的に覆われた前記
薄膜トランジスタの半導体領域を形成する工程と、を包
含するアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項49】 前記薄膜トランジスタの半導体層を形
成する工程は、 前記第3のレジストマスクとして、前記ソース電極およ
びドレイン電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソ
ース電極と前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する
相対的に薄い部分とを有するレジストパターンを形成す
る工程と、 前記導電膜、コンタクト層、および半導体層のうち、前
記レジストパターンに覆われていない部分をエッチング
する工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパ
ターンの相対的に薄い部分に覆われていた部分をエッチ
ングし、前記ソース電極およびドレイン電極を分離して
形成する工程と、を包含する請求項48に記載のアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項50】 前記チャネル保護層の幅を前記半導体
領域の幅よりも狭くする48または49に記載のアクテ
ィブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項51】 基板上にゲート電極を形成する工程
と、 前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層上にチャネル保護層を形成する工程と、 前記チャネル保護層上にポジ型レジスト層を形成する工
程と、 前記基板の裏面側から前記基板に光を照射し、それによ
って前記ポジ型レジスト層を露光した後、現像により、
前記ゲート電極に整合した第1のレジストマスクを前記
ゲート電極の上方に形成する工程と、 前記チャネル保護層のうち前記第1のレジストマスクに
よって覆われていない部分を除去し、前記チャネル保護
層を前記ゲート電極に対して自己整合的に配置する工程
と、 前記チャネル保護層および半導体層を覆うようにコンタ
クト層を堆積する工程と、 前記コンタクト層を覆うように導電膜を堆積する工程
と、 第2のレジストマスクを用いて前記導電膜をパターニン
グすることにより、前記ゲート電極と交差するソース電
極およびドレイン電極を形成し、更に、前記コンタクト
層、チャネル保護層、および半導体層をパターニングす
ることにより、前記ソース電極およびドレイン電極の下
方に前記チャネル保護膜で上面が部分的に覆われた前記
薄膜トランジスタの半導体領域を形成する工程と、を包
含するアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項52】 前記薄膜トランジスタの半導体領域を
形成する工程は、 前記第2のレジストマスクとして、前記ソース電極およ
びドレイン電極を規定する相対的に厚い部分と、前記ソ
ース電極と前記ドレイン電極との隙間の領域を規定する
相対的に薄い部分とを有するレジストパターンを形成す
る工程と、 前記導電膜、コンタクト層、および半導体層のうち、前
記レジストパターンに覆われていない部分をエッチング
する工程と、 前記レジストパターンの相対的に薄い部分を除去する工
程と、 前記導電膜およびコンタクト層のうち、前記レジストパ
ターンの相対的に薄い部分によって覆われていた部分を
エッチングし、前記信号配線および前記導電部材を分離
して形成する工程と、を包含する請求項51に記載のア
クティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項53】 前記コンタクト層の形成前に、裏面露
光法により、前記半導体層を前記ゲート電極に対して自
己整合的に形成する請求項51または52に記載のアク
ティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項54】 前記レジストパターンの相対的に薄い
部分を除去した後、前記導電膜およびコンタクト層のう
ち、前記レジストパターンの相対的に薄い部分によって
覆われていた部分をエッチングする際、前記半導体層の
露出部分をエッチングし、前記チャネル保護層の下方に
薄膜トランジスタの半導体領域を残す請求項52に記載
のアクティブマトリクス基板の製造方法。 - 【請求項55】 基板と、 前記基板上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の上方に形成
された半導体層と、 前記半導体層と交差するように形成されたソース電極
と、 前記半導体層と交差するように形成されたドレイン電極
とを備え、 前記半導体層の側面のうち、前記ソース電極およびドレ
イン電極が延びる方向に平行な側面は、前記ソース電極
およびドレイン電極の外側の側面に整合している薄膜ト
ランジスタ。 - 【請求項56】 前記半導体層の側面のうち、前記ゲー
ト電極が延びる方向に平行な側面は、前記ゲート電極の
側面に整合している請求項55に記載の薄膜トランジス
タ。 - 【請求項57】 前記ソース電極と前記半導体層の間、
および前記ドレイン電極と前記半導体層との間には、コ
ンタクト層が設けられている請求項55または56に記
載の薄膜トランジスタ。 - 【請求項58】 基板と、 前記基板上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の上方に形成
された半導体層と、 前記半導体層上に形成されたチャネル保護層と、 前記チャネル保護層と交差するように形成されたソース
電極と、 前記チャネル保護層と交差するように形成されたドレイ
ン電極とを備え、 前記チャネル保護層の側面のうち、前記ソース電極およ
びドレイン電極が延びる方向に平行な側面は、前記ソー
ス電極およびドレイン電極の外側の側面に整合している
薄膜トランジスタ。 - 【請求項59】 前記チャネル保護層の側面のうち、前
記ゲート電極が延びる方向に平行な2つの側面間距離は
前記ゲート電極の線幅よりも狭い請求項58に記載の薄
膜トランジスタ。 - 【請求項60】 前記半導体層の側面のうち、前記ゲー
ト電極が延びる方向に平行な側面は、前記ゲート電極の
側面に整合している請求項58または59に記載の薄膜
トランジスタ。 - 【請求項61】 前記半導体層の側面のうち、前記ソー
ス電極およびドレイン電極が延びる方向に平行な側面
は、前記ソース電極およびドレイン電極の外側の側面に
整合している請求項58から60のいずれかに記載の薄
膜トランジスタ。 - 【請求項62】 前記ソース電極と前記半導体層の間、
および前記ドレイン電極と前記半導体層との間には、コ
ンタクト層が設けられている請求項58から61のいず
れかに記載の薄膜トランジスタ。
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