JP2003280033A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オープンモードやショートモードがあった場
合でも、白黒表示とならず、画像品質の低下を低減でき
る液晶表示装置及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板４上にトランジスタＴｒと、
トランジスタＴｒに接続した画素電極７１、７２と、を
順次積層した画素からなり、前記画素が平面的にマトリ
クス状に複数形成され、画素電極７１、７２上に所定の
間隙を有し、画素電極７１、７２に対向配置して貼り合
せた透明な共通電極２７を有する透明基板２８と、前記
所定の間隙に封入された液晶層２６と、からなり、トラ
ンジスタＴｒと画素電極７１、７２との間に画素電極７
１、７２に隣接した画素電極下部まで延在する中間配線
層１９が形成され、かつ中間配線層１９が前記隣接画素
電極に接続され、画素電極７１、７２と中間配線層１９
との間に容量結合がなされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶等を用いた液
晶表示装置に係わり、画像表示品質に係る液晶表示装置
及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大画面映像表示用の表示装置
として以下に示すような液晶表示装置が知られている。
図１２は、従来の液晶表示装置の回路ブロックである。
図１３は、従来の液晶表示装置の断面構造を示す図であ
る。図１２及び図１３に示すように、従来の液晶表示装
置３６は、Ｓｉ基板４上に複数の信号線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ
３…（以下、総称して信号線Ｄという。）が並行して配
置され、これら各信号線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…と直交する
方向に複数の走査線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…（以下、総称し
て走査線Ｇという。）が配置されている。

【０００３】複数の信号線Ｄと複数の走査線Ｇの交差部
には、スイッチングトランジスタＴｒ、信号蓄積容量Ｃ
ｓ等を含んだ表示画素ＰＸがマトリクス状に形成されて
いる。そして、水平アドレス回路３７は、複数の信号線
Ｄに接続され、垂直アドレス回路３８は、複数の走査線
Ｇに接続されている。

【０００４】ここで、表示画素ＰＸの断面構造について
更に図１３を用いて説明する。図１３中には、２表示画
素分が表示されている。表示画素ＰＸは、駆動部２と液
晶表示部３とからなる。駆動部２は、Ｓｉ基板４に形成
されたウェル領域５内に作製されたスイッチングトラン
ジスタＴｒ及びこのウェル領域５と並行して作製された
信号蓄積容量Ｃｓと、これらの上に絶縁層６と、パター
ン化された画素電極７１、７２とが順次積層されてな
る。また、ウェル領域５と信号蓄積容量Ｃｓとは酸化分
離膜８によって分離されている。

【０００５】絶縁層６中には、スイッチングトランジス
タＴｒのソース９が導通孔１２に埋め込まれた金属層１
３を介して、信号線Ｄに接続され、更にゲート１０は、
走査線Ｇに接続されている。ドレイン１１上には、導通
孔１４に埋め込まれた金属層１５が形成され、更にこの
金属層１５に接続した引出し電極１６を形成されてい
る。そして、ドレイン引出し電極１６は、信号蓄積容量
Ｃｓの容量電極２３に接続されている。

【０００６】更に、ドレイン引出し電極１６上に形成さ
れた導通孔１７に埋め込まれた金属層１８が形成され、
ドレイン引出し電極１６は、金属層１８を介して画素電
極７１と接続されている。そして、ドレイン引出し電極
１６と画素電極７１、７２との間にあって、導通孔１８
を挟み画素電極７１、７２に平行して遮光層２２が形成
されている。信号蓄積容量Ｃｓは、容量電極２３とＳｉ
基板４上に形成された酸化絶縁膜２４とＳｉ基板４とで
構成されている。この液晶表示装置３６の動作の際に
は、遮光層２２とウェル領域５との間には、Ｓｉ基板４
とウェル領域５との間の接合が逆電圧となる直流電圧が
印加される。

【０００７】液晶表示部３は、画素電極７１、７２及び
画素電極７１、７２から露出した絶縁層６上に、所定の
間隙を有して画素電極７１、７２と対向配置された透明
な共通電極２７を有する透明基板２８と、前記した所定
の間隙に封入された液晶層２６と、からなる。

【０００８】次に、その動作について説明する。水平ア
ドレス回路３７から１水平期間のビデオ信号を順次信号
線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…にサンプリングする。次に、垂直
アドレス回路３８から走査線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…に対し
て１水平期間毎に順次選択パルスを出力する。

【０００９】その結果、走査線Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３…に接
続されたスイッチングトランジスタＴｒが１行ずつ順次
オンとなり、信号線Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…にサンプリング
されたビデオ信号が対向する画素の信号蓄積容量Ｃｓに
蓄積保持される。この信号蓄積容量Ｃｓに蓄積された電
荷による保持電圧により、各画素ＰＸ１，ＰＸ２では、
画素電極７１，７２と共通電極２７間の電圧が液晶層２
６に印加され、それに応じて液晶層２６の光変調度が変
化することになり、画像が表示される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶表
示装置の製造過程において、断線等による表示画素の欠
陥を生じて、画像品質が低下するといった問題があっ
た。具体的には、スイッチングトランジスタＴｒと画素
電極７１，７２間の断線によるオープンモードや画素電
極７１，７２が固定電位に短絡してしまうショートモー
ドが発生して、画像表示した際に輝点や黒点を生じると
いった画像品質が低下するといった問題があった。

【００１１】このことについて、更に説明する。今、画
像表示を行っている表示画素ＰＸ１であり、スイッチン
グトランジスタＴｒと表示画素ＰＸ１の画素電極７１間
の断線によりオープンモードになった場合を考える。画
素電極７１と遮光層２２間には、容量Ｃや微小な抵抗Ｒ
が存在するため、画素電極７１の電位は、これらの容量
Ｃや抵抗Ｒを介して、遮光層２２に印加されている直流
電圧と同電位となる。

【００１２】即ち、液晶層２６には、一定の電界が印加
されることになるので、画像信号によって液晶層２６が
応答しないため、黒に固定された黒表示や白に固定され
た白表示を生じて、画像品質を低下させる。また、遮光
層２２と画素電極７１間がショートモードになった場合
も同様な結果となる。作製されたアクティブマトリクス
型液晶表示装置にオープンモードやショートモードがあ
った場合には、その液晶表示装置は、不良と判定され
る。このため、製造歩留まりを低下させていた。

【００１３】そこで、本発明は上記問題に鑑みて成され
たものであり、オープンモードやショートモードがあっ
た場合でも、白黒表示とならず、画像品質の低下を低減
できる液晶表示装置及びその製造方法を提供することを
目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
半導体基板上にスイッチングトランジスタと、前記スイ
ッチングトランジスタに接続した画素電極と、を順次積
層した画素からなり、前記画素が平面的にマトリクス状
に複数形成され、前記画素電極上に所定の間隙を有し、
前記画素電極に対向配置して貼り合せた透明な共通電極
を有する透明基板と、前記所定の間隙に封入された液晶
層と、からなる液晶表示装置において、前記スイッチン
グトランジスタと前記画素電極との間に前記画素電極に
隣接した画素電極下部まで延在する中間配線層が形成さ
れ、かつ前記中間配線層が前記隣接画素電極に接続さ
れ、前記画素電極と前記中間配線層との間に容量結合が
なされていることを特徴とする液晶表示装置を提供す
る。第２の発明は、半導体基板上に複数の画素がマトリ
クス状に配置され、前記複数の画素上に所定の間隙を有
して、透明な共通電極を有する透明基板を貼り合せた
後、前記所定の間隙に液晶層を封入して作製する液晶表
示装置の製造方法において、前記複数の画素は、前記半
導体基板上にスイッチングトランジスタを形成した後、
前記スイッチングトランジスタ上に第１絶縁層を形成
し、次に、前記第１絶縁層上に前記スイッチングトラン
ジスタのドレインと接続し、前記画素に隣接する隣接画
素領域まで延在する中間配線層を形成し、次に前記中間
配線層上及び前記中間配線層から露出した前記第１絶縁
層上に第２絶縁層を形成し、更に、前記隣接画素の前記
第２絶縁層上に前記中間配線層と接続する導通孔を形成
した後、前記導通孔に金属層を埋め込み、前記第２絶縁
層及び前記金属層上に画素電極を形成して、前記中間配
線層と前記隣接画素の画素電極と接続して作製され、前
記第２絶縁層形成後、前記中間配線層が前記スイッチン
グトランジスタのドレイン以外の配線と短絡していると
判断された場合には、前記導通孔を形成しないことを特
徴とする液晶表示装置の製造方法を提供する。第３の発
明は、前記導通孔は、フォトリソグラフィ法により形成
され、この際用いられるフォトレジストは、ネガレジス
トであることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置
の製造方法を提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置及びその製
造方法の各実施形態について図１乃至図１１を用いて説
明する。図１は、本発明の第１実施形態の断面図を示す
図である。図２は、図１における囲い部分Ａの拡大図で
ある。従来例と同一構成には同一符号を付し、その説明
を省略する。図１及び図２に示すように、本発明の第１
実施形態の液晶表示装置１は、従来の液晶表示装置３６
において、中間配線層１９を表示画素ＰＸ１の画素電極
７１と遮光層２２との間に挿入し、かつ隣接する表示画
素ＰＸ２の画素電極７２の一部と対向するように延在さ
せ、更に中間配線層１９と画素電極７２とを導通孔２０
に埋め込まれた金属層２１を介して接続し、中間配線層
１９と画素電極７２との間で容量結合するようにしたも
のであり、それ以外は同様である。

【００１６】このようにすると、画像表示を行う表示画
素がＰＸ１であり、この表示画素ＰＸ１がオープンモー
ドであった場合でも、表示画素ＰＸ１に隣接した表示画
素ＰＸ２の画素電極７２に印加されている画像信号が表
示画素ＰＸ１の中間配線層１９に印加されることにな
る。画素電極７１は、表示画素ＰＸ１の画素電極７１と
中間配線層１９との間に存在する容量Ｃや抵抗Ｒを介し
て、中間配線層１９と接続されているため、隣接した表
示画素ＰＸ２の画素電極７２に印加されている画像信号
が表示画素ＰＸ１の画素電極７１に印加されることにな
る。

【００１７】その結果、スイッチングトランジスタＴｒ
に欠陥を生じて、表示画素ＰＸ１の画素電極７１がオー
プンモードであっても、隣接した表示画素ＰＸ２からの
信画像信号により表示画素ＰＸ１が動作するため、隣接
した表示画素ＰＸ２と同種の画像表示を行うことができ
る。このように、表示画素ＰＸ１は、白黒表示の画像と
ならないため、画像品質が向上した液晶表示装置１を得
ることができる。

【００１８】次に、本発明の第１実施形態の変形例につ
いて図３乃至図６を用いて説明する。図３は、本発明の
第１実施形態における第１変形例を示す図である。第１
変形例の液晶表示装置２９は、本発明の第１実施形態に
おいて、遮光層２２を除去したものである。液晶表示装
置１に入射させる光が弱い場合には、遮光層２２がなく
ても十分動作するので、この場合も本発明の第１実施形
態と同様な効果が得られる。

【００１９】図４は、本発明の第１実施形態における第
２変形例を示す図である。第２変形例の液晶表示装置３
０は、第１変形例の液晶表示装置２９において、中間配
線層１９を隣接した表示画素ＰＸ２のスイッチングトラ
ンジスタＴｒのドレイン引出し電極１６に接続し、ドレ
イン引出し電極１６と中間配線層１９との間でも容量結
合をするようにしたものである。この場合も本発明の第
１実施形態と同様な効果が得られる。

【００２０】図５は、本発明の第１実施形態における第
３の変形例を示す図である。第３の変形例の液晶表示装
置３１は、第２変形例において、遮光層２２を中間配線
層２２と画素電極７１、７２との間に挿入したものであ
る。この場合も本発明の第１実施形態と同様な効果が得
られる。

【００２１】図６は、本発明の第１実施形態における第
４の変形例を示す図である。第４の変形例の液晶表示装
置３２は、ドレイン引き出し電極１６と隣接した表示画
素ＰＸ２の信号蓄積容量Ｃｓの容量電極２３との間に容
量結合をするようにしたものである。この場合も本発明
の第１実施形態と同様な効果が得られる。

【００２２】次に、本発明の第２実施形態について図７
乃至図１１を用いて説明する。図７は、従来の方法によ
り酸化分離層から中間配線層及び絶縁層までが形成され
た後、ネガレジストを塗布し、このネガレジストに潜像
を形成する様子を示す図である。図８は、修正工程を示
す図である。図９は、現像工程を示す図である。図１０
は、導通孔形成工程を示す図である。図１１は、埋め込
み層形成工程を示す図である。本発明の第２実施形態
は、液晶表示装置１の駆動部２の製造工程で中間配線層
１９を形成した段階で表示画素ＰＸ１の中間配線層１９
にショートが発生していることが判明した場合に画層品
質を低下させない液晶表示装置１を得る製造方法を提供
するものである。本発明の第２実施形態は、中間配線層
１９を形成した段階で検査を行うことにより中間配線層
１９がショート状態であるかどうかが判断できることを
利用する。

【００２３】今、表示画素ＰＸ１の中間配線層１９がス
イッチングトランジスタＴｒとショートしている場合に
ついて考える。 （潜像形成工程）まず、Ｓｉ基板４上に酸化分離層８を
形成する工程から絶縁層６１上に中間配線層１９を形成
する工程までを従来の製造方法により行う。この後、中
間配線層１９及び中間配線層１９から露出した絶縁層６
１上に絶縁層６２を形成する。絶縁層６１と絶縁層６２
とで前記した絶縁層６を構成している。次に、図７に示
すように、絶縁層６２上にネガレジスト３３を塗布す
る。そして、ネガレジスト３３上にフォトマスク３４を
載置し、このフォトマスク３４上から紫外線露光を行っ
て、ネガレジスト３３に潜像３３ａを形成する。

【００２４】（修正工程）次に、図８に示すように、表
示画素ＰＸ１の大きさと等しい開口部３５ａを有するリ
ペア用マスク３５を用意する。そして、このリペア用マ
スク３５を前記したネガレジスト３３上に載置し、この
リペア用マスク３５上から紫外線露光を行って、開口部
３５ａから露出したネガレジスト３３を露光する。この
ようにすると、表示画素ＰＸ１上のネガレジスト３３に
形成された潜像３３ａも露光されることになるので、こ
の後の現像工程で、除去されることがない。

【００２５】（現像工程）次に、図９に示すように、現
像を行って、表示画素ＰＸ１のネガレジスト３３は除去
せず、中間配線層１９がショートしていない隣接した表
示画素ＰＸ２のネガレジスト３３上に形成された潜像３
３ａのみを除去して、レジスト孔３３ｂを形成する。

【００２６】（導通孔形成工程）次に、図１０に示すよ
うに、レジスト孔３３ｂから露出した絶縁層６２をエッ
チングして表示画素ＰＸ２の中間配線層１９上に導通孔
２０を形成する。この後、ネガレジスト３３を除去す
る。

【００２７】（埋め込み層形成工程）次に、図１１に示
すように、絶縁層６２及び中間配線層１９上に金属層を
形成した後、この金属層を絶縁層６２が露出するまで平
坦研磨を行って導通孔２０中に金属層２１を埋め込む。

【００２８】（画素電極形成工程）次に、絶縁層６２及
び金属層２１上に金属層を形成した後、フォトリソグラ
フィ法により、画素電極７１、７２を形成して駆動部２
を作製する。

【００２９】（液晶表示装置の組み立て工程）更に、駆
動部２上に従来の製造方法により液晶表示部３を形成し
て液晶表示装置１を作製する。

【００３０】なお、（修正工程）において、リペア用マ
スク３５を用いる代わりにＣＰＵ等の制御によりレーザ
光をネガレジスト３３に直接露光しても良い。

【００３１】以上のように、本発明の実施形態によれ
ば、中間配線層１９を形成した段階で、表示画素ＰＸ１
の中間配線層１９がスイッチングトランジスタＴｒとシ
ョートしていることが判明した場合には、中間配線層１
９上の絶縁層６２に形成された導通孔２０を表示画素Ｐ
Ｘ１の中間配線層１９上には形成せず、表示画素ＰＸ２
の中間配線層１９上に形成して、ショートしていない表
示画素ＰＸ２の画素電極７２と中間配線層１９とを金属
層２１を介して接続することができるので、液晶表示装
置１の動作の際、ショートしている表示画素ＰＸ１が固
定電圧となることを防止できる。このため、輝点や黒点
を生じるといったことがないので、画像品質が向上す
る。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、半導体基板上にスイッ
チングトランジスタと、前記スイッチングトランジスタ
に接続した画素電極と、を順次積層した画素からなり、
前記画素が平面的にマトリクス状に複数形成され、前記
画素電極上に所定の間隙を有し、前記画素電極に対向配
置して貼り合せた透明な共通電極を有する透明基板と、
前記所定の間隙に封入された液晶層と、からなる液晶表
示装置において、前記スイッチングトランジスタと前記
画素電極との間に前記画素電極に隣接した画素電極下部
まで延在する中間配線層が形成され、かつ前記中間配線
層が前記隣接画素素電極に接続され、前記画素電極と前
記中間配線層との間に容量結合がなされているので、オ
ープンモードやショートモードがあった場合でも、白黒
表示とならず、画像品質の低下を低減できる。半導体基
板上に複数の画素がマトリクス状に配置され、前記複数
の画素上に所定の間隙を有して、透明な共通電極を有す
る透明基板を貼り合せた後、前記所定の間隙に液晶層を
封入して作製する液晶表示装置の製造方法において、前
記複数の画素は、前記半導体基板上にスイッチングトラ
ンジスタを形成した後、前記スイッチングトランジスタ
上に第１絶縁層を形成し、次に、前記第１絶縁層上に前
記スイッチングトランジスタのドレインと接続し、前記
画素に隣接する隣接画素領域まで延在する中間配線層を
形成し、次に前記中間配線層上及び前記中間配線層から
露出した前記第１絶縁層上に第２絶縁層を形成し、更
に、前記隣接画素の前記第２絶縁層上に前記中間配線層
と接続する導通孔を形成した後、前記導通孔に金属層を
埋め込み、前記第２絶縁層及び前記金属層上に画素電極
を形成して、前記中間配線層と前記隣接画素の画素電極
と接続して作製され、前記第２絶縁層形成後、前記中間
配線層が前記スイッチングトランジスタのドレイン以外
の配線と短絡していると判断された場合には、前記導通
孔を形成しないので、ショートしている表示画素が固定
電圧となることを防止できる。このため、輝点や黒点を
生じるといったことがないので、画像品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態の断面図を示す図であ
る。

【図２】図１における囲い部分Ａの拡大図である。

【図３】本発明の第１実施形態における第１変形例を示
す図である。

【図４】本発明の第１実施形態における第２変形例を示
す図である。

【図５】本発明の第１実施形態における第３の変形例を
示す図である。

【図６】本発明の第１実施形態における第４の変形例を
示す図である。

【図７】従来の方法により酸化分離層から中間配線層及
び絶縁層までが形成された後、ネガレジストを塗布し、
このネガレジストに潜像を形成する様子を示す図であ
る。

【図８】修正工程を示す図である。

【図９】現像工程を示す図である。

【図１０】導通孔形成工程を示す図である。

【図１１】埋め込み層形成工程を示す図である。

【図１２】従来の液晶表示装置の回路ブロックである。

【図１３】従来の液晶表示装置の断面構造を示す図であ
る。

【符号の説明】

１、２９、３０、３１、３２…液晶表示装置、２…駆動
部、３…液晶表示部、４…Ｓｉ基板、５…ウェル領域、
６、６１、６２…絶縁層、７１、７２…画素電極、８…
酸化分離膜、９…ソース、１０…ゲート、１１…ドレイ
ン、１２、１４、１７、２０…導通孔、１３、１５、１
８、２１…金属層、１６…引き出し電極、１９…中間配
線層、２２…遮光層、２３…容量電極、２４…酸化絶縁
膜、２５…配向膜、２６…液晶層、２７…共通電極、２
８…透明基板、３３…ネガレジスト、３３ａ…潜像、３
４…フォトマスク、３５…リペア用マスク、３５ａ…開
口部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板上に形成されたスイッチングト
   ランジスタと、前記スイッチングトランジスタに接続し
   た画素電極と、を順次積層した画素からなり、前記画素
   が平面的にマトリクス状に複数形成され、前記画素電極
   上に所定の間隙を有し、前記画素電極に対向配置して貼
   り合せた透明な共通電極を有する透明基板と、前記所定
   の間隙に封入された液晶層と、からなる液晶表示装置に
   おいて、 前記スイッチングトランジスタと前記画素電極との間に
   前記画素電極に隣接した隣接画素電極下部まで延在する
   中間配線層が形成され、かつ前記中間配線層が前記隣接
   画素電極に接続され、前記画素電極と前記中間配線層と
   の間に容量結合がなされていることを特徴とする液晶表
   示装置。
2. 【請求項２】半導体基板上に複数の画素がマトリクス状
   に配置され、前記複数の画素上に所定の間隙を有して、
   透明な共通電極を有する透明基板を貼り合せた後、前記
   所定の間隙に液晶層を封入して作製する液晶表示装置の
   製造方法において、 前記複数の画素は、前記半導体基板上にスイッチングト
   ランジスタを形成した後、前記スイッチングトランジス
   タ上に第１絶縁層を形成し、次に、前記第１絶縁層上に
   前記スイッチングトランジスタのドレインと接続し、前
   記画素に隣接する隣接画素領域まで延在する中間配線層
   を形成し、次に前記中間配線層上及び前記中間配線層か
   ら露出した前記第１絶縁層上に第２絶縁層を形成し、更
   に、前記隣接画素の前記第２絶縁層上に前記中間配線層
   と接続する導通孔を形成した後、前記導通孔に金属層を
   埋め込み、前記第２絶縁層及び前記金属層上に画素電極
   を形成して、前記中間配線層と前記隣接画素の画素電極
   と接続して作製され、 前記第２絶縁層形成後、前記中間配線層が前記スイッチ
   ングトランジスタのドレイン配線以外の配線と短絡して
   いると判断された場合には、前記導通孔を形成しないこ
   とを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
3. 【請求項３】前記導通孔は、フォトリソグラフィ法によ
   り形成され、この際用いられるフォトレジストは、ネガ
   レジストであることを特徴とする請求項２記載の液晶表
   示装置の製造方法。