JP2016106243A - 表示装置 - Google Patents

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JP2016106243A
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display device
electrode
liquid crystal
tft
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山崎　舜平
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
荒井　康行
Yasuyuki Arai
康行 荒井
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

【課題】画素部に形成される画素電極やゲート配線及びソース配線の配置を適したものとして、かつ、マスク数及び工程数を増加させることなく高い開口率を実現した画素構造を有するアクティブマトリクス型表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁表面上のゲート電極及びソース配線と、前記ゲート電極及びソース配線上の第１の絶縁層と、前記第１の絶縁膜上の半導体層と、前記半導体膜上の第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上の前記ゲート電極と接続するゲート配線と、前記ソース電極と前記半導体層とを接続する接続電極と、前記半導体層と接続する画素電極とを有することを特徴としている。【選択図】図１３

Description

本発明は薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された集積回路を有する半導
体装置およびその作製方法に関する。例えば、液晶表示パネルに代表される電気光学装置
およびその様な電気光学装置を部品として搭載した電子装置に関する。尚、本明細書中に
おいて半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電気光
学装置、半導体回路および電子装置は全て半導体装置の範疇に含まれるものとする。
半導体薄膜（厚さ数〜数百nm程度）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を作製する技
術が開発されている。ＴＦＴは液晶表示装置のスイッチング素子として実用化が進み、最
近ではＣＭＯＳ回路を形成し、ガラスなどの基板上に集積回路を形成することも可能とな
っている。
液晶表示装置では、画質の高精細化に対応するため、画素電極をマトリクス状に配置し
、画素電極の各々に接続するスイッチング素子としてＴＦＴを用いたアクティブマトリク
ス型液晶表示装置が主流となりつつある。このアクティブマトリクス型液晶表示装置には
、大別して透過型と反射型の二種類が知られている。
特に、反射型の液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置と比較して、バックライトを使用
しないため、消費電力が少ないといった長所を有し、携帯型情報端末やビデオカメラ用の
直視型表示装置としての需要が高まっている。
反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、液晶の光学変調作用を利用して、入
射光が画素電極で反射して装置外部に出力される状態と、入射光が装置外部に出力されな
い状態とを選択し、明と暗の表示を行わせ、さらにそれらを組み合わせることで画像表示
を行うものである。一般に反射型の液晶表示装置における画素電極は、アルミニウムや銀
などの光反射率の高い導電性材料を用いている。
いずれにしても、画質の高精細化が進むにつれ、必然的に画素一つ当たりのサイズは微
細化する。その結果、画素部においてＴＦＴ、ソース配線、ゲート配線などが占める面積
の割合が大きくなり、開口率が低下してしまう。従って、規定の画素サイズの中で各画素
の高開口率を得るためには、画素の回路構成に必要な回路要素を効率よくレイアウトする
ことが不可欠となってくる。
規定の画素サイズの中で高開口率を実現するためには、画素部の回路構成に必要な要素
を効率よく配置することが不可欠となる。
本発明は、このような課題を鑑みて導き出されたものであり、画素部に形成される画素
電極やゲート配線及びソース配線の配置を適したものとして、かつ、マスク数及び工程数
を増加させることなく高い開口率を実現した画素構造を有するアクティブマトリクス型表
示装置を提供することを目的とする。
本発明は、ブラックマトリクスを形成するための遮光膜を用いることなくＴＦＴを遮光
し、さらに画素と画素との間から漏洩する光を遮断する構造を特徴としている。そのよう
な構造を有する本発明の構成は、絶縁表面上のゲート電極及びソース配線と、前記ゲート
電極及びソース配線上の第１の絶縁膜と、前記第１の絶縁膜上の半導体膜と、前記半導体
膜上の第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上の前記ゲート電極と接続するゲート配線と、
前記ソース配線と前記半導体膜とを接続する接続電極と、前記半導体膜と接続する画素電
極とを有することを特徴としている。
また、他の発明の構成は、絶縁表面上の第１のゲート電極と第２のゲート電極とソース
配線と、前記第１及び第２のゲート電極とソース配線上の第１の絶縁膜と、前記第１の絶
縁膜上に、ソース領域及びドレイン領域とチャネル形成領域とを有る第１の半導体膜と、
前記第２のゲート電極と重なる第２の半導体膜と、前記第１及び第２の半導体膜上の第２
の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に前記ゲート電極と接続するゲート配線と、前記ソース
配線と前記ソース領域と接続する接続電極と、前記ドレイン領域と前記第２の半導体膜と
に接続する画素電極とを有することを特徴としている。
このような発明の構成において、前記画素電極の一方の端部は、前記ソース配線上に形
成することにより、遮光膜を兼ねることができ、画素部において画素電極が占める面積の
割合を大きくすることができる。
また、他の発明の構成は、絶縁表面上にゲート電極とソース配線を形成する第１の工程
と、前記ゲート電極上に第１の絶縁膜を形成する第２の工程と、前記第１の絶縁膜上に半
導体膜を形成する第３の工程と、前記半導体膜上に第２の絶縁膜を形成する第４の工程と
、前記第２の絶縁膜上に、前記ゲート電極と接続するゲート配線と、前記ソース配線と前
記半導体膜とを接続する接続電極と、前記半導体膜と接続する画素電極とを形成する第５
の工程とを有することを特徴としている。
また、他の発明の構成は、絶縁表面上にゲート電極とソース配線を形成する第１の工程
と、前記ゲート電極上に第１の絶縁膜を形成する第２の工程と、前記第１の絶縁膜上に半
導体膜を形成する第３の工程と、前記半導体膜にソース領域及びドレイン領域を形成する
第４の工程と、前記半導体膜上に第２の絶縁膜を形成する第５の工程と、前記第２の絶縁
膜上に、前記ゲート電極と接続するゲート配線と、前記ソース配線と前記ソース領域とを
接続する接続電極と、前記ドレイン領域と接続する画素電極とを形成する第６の工程とを
有することを特徴としている。
また、他の発明の構成は、絶縁表面上に第１のゲート電極と第２のゲート電極とソース
配線を形成する第１の工程と、前記第１及び第２のゲート電極上に第１の絶縁膜を形成す
る第２の工程と、前記第１の絶縁膜上に、前記第１のゲート電極と重なる第１の半導体膜
と、前記第２のゲート電極と重なる第２の半導体膜とを形成する第３の工程と、前記第１
の半導体膜にソース領域及びドレイン領域を形成する第４の工程と、前記半導体膜上に第
２の絶縁膜を形成する第５の工程と、前記第２の絶縁膜上に、前記ゲート電極と接続する
ゲート配線と、前記ソース配線と前記ソース領域とを接続する接続電極と、前記ドレイン
領域と前記第２の半導体膜と接続する画素電極とを形成する第６の工程とを有することを
特徴としている。
上記工程に従えば、画素電極の一方の端部は、ソース配線上に形成することにより、ソ
ース配線が遮光膜を兼ねる画素構造を形成することが可能となり、画素部において画素電
極が占める面積の割合を大きくすることができる。
本発明の画素構造とすることにより、画素部に占める画素電極の割合を大きくすること
が可能となり、反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置において開口率を向上させ
ることができる。その結果、反射型の液晶表示装置のいずれにおいても明るく鮮明な画像
表示を可能とする。
本発明の液晶表示装置における画素の構成を説明する上面図。 駆動回路のＴＦＴ、画素ＴＦＴの作製工程を説明する上面図。 液晶表示装置における画素の構成を説明する回路図。 駆動回路のＴＦＴ、画素ＴＦＴの作製工程を説明する断面図。 駆動回路のＴＦＴ、画素ＴＦＴの作製工程を説明する断面図。 駆動回路のＴＦＴ、画素ＴＦＴの作製工程を説明する断面図。 反射型の液晶表示装置における画素の構成を説明する断面図。 反射型の液晶表示装置における画素の構成を説明する上面図。 透過型液晶表示装置の画素部の構造を説明する断面図。 液晶表示装置の構成を説明する断面図。 液晶表示装置の主要構成要素の組み立て図。 フロントライトを用いた反射型液晶表示装置の構成を説明する図。 ＥＬ表示装置の画素部の構成を説明する断面図。 ＥＬ表示装置の画素部の構成を説明する上面図。 半導体装置の一例を説明する図。 半導体装置の一例を説明する図。
アクティブマトリクス型液晶表示装置に対する画素構造は、図１に示すように行方向に
配置されたゲート配線２３５と、列方向に配置されたソース配線２０７と、ゲート配線と
ソース配線の交差部に対応して設けた画素ＴＦＴと、該画素ＴＦＴに接続する画素電極と
から構成されている。
画素毎に設けるＴＦＴ（以下、画素ＴＦＴと記す）のゲート電極２０４は絶縁表面上に
形成され、第１の絶縁膜を介して半導体膜２１２が形成されている。ソース配線２０７は
、ゲート電極２０４と同じ絶縁表面上に形成されている。ゲート配線２３５と画素電極２
３６は、半導体膜２１２上に形成された第２の絶縁膜の上に形成されている。そして、ゲ
ート配線２３５及び画素電極２３６は、コンタクトホールを介してゲート電極２０４及び
半導体膜２１２とそれぞれ接続している。また、ソース配線２０７と半導体膜２１２は、
ゲート配線２３５と同じ層に形成された接続配線２３４により接続されている。
このような画素構造とすることにより、半導体膜２１２がゲート電極２０４と交差する
部分（ＴＦＴにおいてチャネルが形成される部分）を、ゲート配線２３５で覆い遮光する
ことができる。また、また、半導体膜２１２のそれ以外の領域も遮光される構造とするこ
とが望ましい。また、図１ではゲート電極が櫛形となり複数のチャネル形成領域が存在す
るＴＦＴ構造を示しているが、チャネル形成領域と他のチャネル形成領域との間に存在す
る領域もゲート配線２３５によって遮光することが望ましい。
図１における画素構造において、ゲート電極は画素に形成する保持容量を形成する一方
の電極としての機能を有している。一つの画素は、半導体膜２１２と接続する画素電極２
３６により形成されるが、画素電極２３６はまた半導体膜２１３と接続している。半導体
膜２１３は容量を形成するための一方の電極として形成され、ゲート電極２０５と一対と
なって保持容量を形成する。この場合、半導体膜２１３にはｐ型の不純物（アクセプタ）
が添加される。このような構成において保持容量は画素電極２３６と重なって形成されて
いる。
また、画素電極２３６の一方の端部は、ソース配線２０７と重ねて形成することができ
るので、隣接する画素電極２４２との間から漏洩する光を遮光することができる。
このような画素構造のパターンは光露光プロセスにより形成される。光露光プロセスで
必要とされるフォトマスクの数は、ゲート電極形成用の第１のフォトマスク、半導体膜形
成用の第２のフォトマスク、画素ＴＦＴのＬＤＤ領域形成用の第３のフォトマスク、コン
タクトホール形成用の第４のフォトマスク、ゲート配線と画素電極と接続配線形成用の第
５のフォトマスクであり、５枚のフォトフォトマスクで画素部形成することができる。画
素部の周辺にｎチャネル型ＴＦＴとｐチャネル型ＴＦＴから成るＣＭＯＳ回路を応用した
駆動回路を形成する場合には、ｎチャネル型ＴＦＴを覆うためのフォトマスクが追加され
る。以上のように、図１に示す画素構造とした場合、少ないマスク数で画素開口率の高い
反射型液晶表示装置を実現することができる。
また、図１で示す画素構造は反射型の液晶表示装置を前提としたものであるが、フォト
マスクを１枚追加して透明電極を所定のパターンに形成すれば、透過型の液晶表示装置を
作製することもできる。以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例によりさら
に詳細な説明を行う。
本実施例では同一基板上に画素部と、画素部の周辺に駆動回路を形成するＴＦＴ（ｎチ
ャネル型ＴＦＴ及びｐチャネル型ＴＦＴ）を同時に作製する方法について是面を参照しな
がら説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、コーニング社の＃７０５９ガラスや＃１７３７ガラス
などに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガ
ラスからなる基板２０１上に、好適には、モリブデン（Ｍｏ）
、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）から選ばれた一種または複数種を成分とする導
電膜からゲート電極２０２〜２０４、ソース配線２０６、２０７、画素部の保持容量を形
成するための容量配線２０５を形成する。例えば、低抵抗化と耐熱性の観点からはＭｏと
Ｗの合金は適している。また、アルミニウムを用い、表面を酸化処理してゲート電極を形
成しても良い。
第１のフォトマスクにより作製されるゲート電極は、その厚さを２００〜４００nm、好
ましくは２５０nmの厚さで形成し、その上層に形成する被膜の被覆性（ステップカバレー
ジ）を向上させるために、端部をテーパー形状となるように形成する。テーパー部の角度
は５〜３０度、好ましくは１５〜２５度で形成する。
テーパー部はドライエッチング法で形成され、エッチングガスと基板側に印加するバイア
ス電圧により、その角度を制御する。
次いで、図４（Ｂ）で示すように、ゲート電極２０２〜２０４、ソース配線２０６、２
０７、画素部の保持容量を形成するための容量配線２０５を覆う第１の絶縁膜２０８を形
成する。第１の絶縁膜２０８はプラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、その厚さを４
０〜２００nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。例えば、５０nmの厚さの窒化シリ
コン膜２０８ａと、１２０nmの厚さの酸化シリコン膜２０８ｂから第１の絶縁膜２０８を
形成する。その他に、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ4、Ｎ2Ｏ、ＮＨ3から作製される酸化窒
化シリコン膜（ＳｉＯxＮy）を適用してもよい。
第１の絶縁膜２０８は、その上層に半導体膜を形成して、ゲート絶縁膜として用いるも
のであるが、基板２０１からアルカリ金属などの不純物が半導体膜に拡散するのを防ぐブ
ロッキング層としての機能も有している。
第１の絶縁膜２０８上に形成する半導体膜２０９は、多結晶半導体を用いて３０〜１０
０nm、好ましくは４０〜６０nmの厚さで形成する。多結晶半導体の材料に限定はないが、
代表的にはシリコンまたはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）
合金などで形成すると良い。多結晶半導体は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法で作製され
る非晶質構造を有する半導体をレーザー結晶化法や熱結晶化法を用いて結晶化させて得る
。
レーザー結晶化法で多結晶半導体を作製するには、パルス発振型または連続発光型のエ
キシマレーザーやＹＡＧレーザー、ＹＶＯ4レーザー、ＹＬＦレーザーを用いる。これら
のレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状
に集光し半導体膜に照射する方法を採用する。結晶化の条件は実施者が適宣選択するもの
であるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数３０Hzとし、レーザーエネ
ルギー密度を１００〜４００mJ/cm2(代表的には２００〜３００mJ/cm2)とする。また、Ｙ
ＡＧレーザーを用いる場合にはその第２高調波を用いパルス発振周波数１〜１０kHzとし
、レーザーエネルギー密度を３００〜６００mJ/cm2(代表的には３５０〜５００mJ/cm2)と
すると良い。そして幅１００〜１０００μm、例えば４００μmで線状に集光したレーザー
光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率（オーバーラップ
率）を８０〜９８％として行う。
この段階で、半導体膜２０９にはＴＦＴのしきい値電圧を制御する目的で、ボロンに代
表されるｐ型の不純物（アクセプタ）を１×１０16〜５×１０17/cm3の濃度で添加してお
いても良い。
多結晶半導体から成る半導体膜２０９は、第２のフォトマスクを用いて所定のパターン
に形成する。図４（Ｃ）は島状に分割された半導体膜２１０〜２１３を示す。半導体膜２
１０〜２１２は、ゲート電極２０２、２０４と一部が重なるように形成する。図２はこの
状態における画素部の上面図を示し、図中に示すＡ−Ａ'線に対応する断面が、図４（Ｃ
）に対応している。
その後、分割された半導体膜２１０〜２１３上に酸化シリコンまたは窒化シリコンから
成る絶縁膜を１００〜２００nmの厚さに形成する。図４（Ｄ）は、ゲート電極をマスクと
する裏面からの露光プロセスにより、自己整合的にチャネル保護膜とする第３の絶縁層２
１４〜２１８を半導体膜２１０〜２１２上に形成する。
そして、ｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域を形成するための
第１のドーピング工程を行う。ドーピングの方法はイオンドープ法若しくはイオン注入法
で行えば良い。ｎ型の不純物（ドナー）としてリン（Ｐ）を添加し、第３の絶縁層２１５
〜２１８をマスクとして形成される第１の不純物領域２１９〜２２２を形成する。この領
域のドナー濃度は１×１０16〜２×１０17/cm3の濃度とする。
第２のドーピング工程はｎチャネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域を形成する
工程であり、図５（Ａ）で示すように第３のフォトマスクを用いて、レジストによるマス
ク２２３〜２２５を形成する。マスク２２４、２２５はｎチャネル型ＴＦＴのＬＤＤ領域
を覆って形成され、第２の不純物領域２２６〜２２８には１×１０20〜１×１０21/cm3の
濃度範囲でドナー不純物を添加する。
この第２のドーピング工程に前後して、マスク２２３〜２２５が形成された状態でフッ
酸によるエッチング処理を行い、第３の絶縁層２１４、２１８を除去しておくと好ましい
。
ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域は、図５（Ｂ）に示すように第３の
ドーピング処理により行い、イオンドープ法やイオン注入法でｐ型の不純物（アクセプタ
）を添加して第３の不純物領域２３０、２３１を形成する。この領域のｐ型の不純物濃度
は２×１０20〜２×１０21/cm3となるようにする。この工程において、半導体膜２１３に
もｐ型の不純物を添加しておく。
次に、図５（Ｃ）に示すように、半導体膜上に第２の絶縁膜を形成する。好適には、第
２の絶縁膜を複数の絶縁膜で形成する。半導体膜上に形成する第２の絶縁膜の第１層目２
３２は水素を含有する窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜から成る無機絶縁物で５
０〜２００nmの厚さに形成する。その後、それぞれの半導体膜に添加された不純物を活性
化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いる熱アニール法で行う。その
他に、レーザーアニール法、またはラピッドサーマルアニール法（ＲＴＡ法）を適用する
ことができる。熱アニール法は窒素雰囲気中で４００〜６００℃、代表的には４５０〜５
００℃で行１〜４時間の熱処理を行う。
この熱処理により、不純物元素の活性化と同時に第２の絶縁膜の第１層目２３２の窒化
シリコン膜または窒化酸化シリコン膜の水素が放出され、半導体膜の水素化を行うことが
できる。この工程は水素により半導体膜のダングリングボンドを終端する工程である。水
素化をより効率よく行う手段として、第２の絶縁膜の第１層目２３２を形成する前にプラ
ズマ水素化（プラズマにより励起された水素を用いる）を行っても良い。
図６（Ａ）で示す第２の絶縁膜の第２層目２３３は、ポリイミド、アクリルなどの有機
絶縁物材料で形成し表面を平坦化する。勿論、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（Tetraethyl
Ortho Silicate）を用いて形成される酸化シリコン膜を適用しても良いが、平坦性を高
める観点からは前記有機物材料を用いることが望ましい。
次いで、第５のフォトマスクを用いてコンタクトホールを形成する。そして、第６のフ
ォトマスクを用いてアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などを用
いて、駆動回路３０５において接続電極２３４及びソースまたはドレイン配線２３５〜２
３６を形成する。また、画素部３０６において、画素電極２４０、ゲート配線２３９、接
続電極２３８を形成する。
こうして、同一の基板上にｐチャネル型ＴＦＴ３０１とｎチャネル型ＴＦＴ３０２を有
する駆動回路３０５と、画素ＴＦＴ３０３と保持容量３０４を有する画素部３０６が形成
される。駆動回路３０５のｐチャネル型ＴＦＴ３０１には、チャネル形成領域３０７、第
３の不純物領域から成るソースまたはドレイン領域３０８が形成されている。ｎチャネル
型ＴＦＴ３０２には、チャネル形成領域３０９、第１の不純物領域から成るＬＤＤ領域３
１０、第２の不純物領域から成るソースまたはドレイン領域３１１が形成されている。画
素部３０６の画素ＴＦＴ３０３は、マルチゲート構造であり、チャネル形成領域３１２、
ＬＤＤ領域３１３、ソースまたはドレイン領域３１４、３１６が形成される。ＬＤＤ領域
３１３の間に位置する第２の不純物領域は、オフ電流を低減するために有用である。保持
容量３０４は、容量配線２０５と半導体膜２１３とその間に形成される第１の絶縁膜とか
ら形成されている。
画素部３０６においては、接続電極２３８によりソース配線２０７は、画素ＴＦＴ３０
３のソースまたはドレイン領域３１４と電気的な接続が形成される。また、ゲート配線２
３９は、第１の電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極２４０は、画素ＴＦＴ
３０３のソースまたはドレイン領域３１６及び保持容量３０４の半導体膜２１３と接続し
ている。
図６（Ａ）における画素部３０６の断面図は、図１で示すＡ−Ａ'線に対応したもので
ある。また、図１において示すＢ−Ｂ'線及びＣ−Ｃ'線に沿った断面図は、それぞれ図６
（Ｂ）と（Ｃ）に示されている。図６（Ｂ）はゲート電極２０４とゲート配線２３９のコ
ンタクト部を説明する図である。ゲート電極２０４は隣接する画素の保持容量の一方の電
極を兼ね、画素電極２４５と接続する半導体膜２４４と重なる部分で容量を形成している
。また、図６（Ｃ）はソース配線２０７と画素電極２４０及び隣接する画素電極２４６と
の配置関係を示し、画素電極の端部をソース配線２０７上に設け、重なり部を形成するこ
とにより、迷光を遮り遮光性を高めている。また、図３はこのような画素の等価回路を示
している。尚、本明細書中ではこのような基板を便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ
。
ＴＦＴを逆スタガ型で形成することの利点の一つは、ｎチャネル型ＴＦＴにおいてゲー
ト電極とオーバーラップするＬＤＤ領域を裏面露光のプロセスにより自己整合的に形成で
きることにあり、ゲート絶縁膜と半導体膜を連続形成できる特徴と相まってＴＦＴの特性
ばらつきを小さくすることができる。
本実施例は、反射型の液晶表示装置に適した画素構造の一例を示し、図８で示す画素の
上面図と、その図中に示すＤ−Ｄ'線に対応する断面図を図７で示して説明する。図７に
おいて、画素部４２２の画素ＴＦＴ４２０は基板４０１上にゲート電極４０２、第１の絶
縁膜４０５、半導体膜４０６、チャネル保護膜４０８、第２の絶縁膜４０９、４１０ソー
ス配線４０４、ゲート配線４１２、接続配線４１１、画素電極４１３から成っている。ま
た、保持容量４２１は、容量配線４０３と半導体膜４０７とその間に形成されている第１
の絶縁膜４０５から成り、これらの構成は図６（Ａ）で示す画素ＴＦＴ３０３、保持容量
３０４と同様な構成である。
画素部４２２の画素電極４１３の下側には、その表面を凹凸化させる島状領域４１７〜
４１９が形成されている。図では便宜上３つの島状領域を示すが、大きさを５〜１０μm
、ピッチを１０〜２０μmとして形成する。それぞれの島状領域は、ゲート電極４０２と
同じ膜を用いて形成される第１の層４１７a〜４１９a、半導体膜４０６と同じ層から形成
される第２の層４１７ｂ〜４１９ｂ、第３の絶縁層４０８と同じ層から形成される第３の
層４１７ｃ〜４１９ｃから成っている。これらの層はそれそれ別の工程でエッチング形成
されるため、端部は一致せず、上層に行くに従って小さくなるように形成する。
その上に第２の絶縁膜４０９、４１０を形成するが、有機樹脂材料で形成する第２の絶
縁膜４１０は下地の凹凸を反映したものとするため、粘度が１０〜１０００cp（好ましく
は、４０〜２００cp）のものを塗布して焼成し、表面に凹凸形状が形成されるものを用い
る。有機樹脂材料から成る層を形成することにより、表面は曲率をもったなだらかな凹凸
形状が形成され、その曲率半径を０．１〜４μmとなるようにする。図８では島状領域を
円形で示したが、形状はこれに限定される必要はなく、任意の多角形とすることができる
。このような画素の構成とすることにより、反射型の液晶表示装置において鏡面反射が防
止され、特に白表示のときの表示品位を向上させることができる。
実施例１では反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置の例を示したが、画素電極
を透明導電膜で形成することにより透過型の表示装置を形成することができる。図９に示
す画素部３８６の画素ＴＦＴ３８３は、実施例１で説明する画素ＴＦＴ３０３と同様にし
て作製されるものであり、本実施例ではその相違点について述べる。
有機樹脂材料から成る第２の絶縁膜の第２層目２２９を形成した後、ゲート配線及び接
続電極と同時に第１の画素電極２５０、２５１を形成する。第１の画素電極２５０は画素
ＴＦＴ３８３の半導体膜と接続し、２５１は保持容量３８４を形成する半導体膜と接続し
ている。その後、透明導電膜２５２を形成し画素電極とする。
透明導電膜の材料は、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）や酸化インジウム酸化スズ合金（Ｉ
ｎ2Ｏ3―ＳｎＯ2；ＩＴＯ）などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成する。この
ような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。また、ＩＴＯのエッチングは残
渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金
（Ｉｎ2Ｏ3―ＺｎＯ）を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ
、ＩＴＯに対して熱安定性にも優れている。同様に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）も適した材料で
あり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム（Ｇａ）を添加した酸化亜
鉛（ＺｎＯ：Ｇａ）などを用いることができる。
以上のように、実施例１では反射型の液晶表示装置を作製できるアクティブマトリクス
基板を５枚のフォトマスクにより作製したが、さらに１枚のフォトマスクの追加（合計６
枚）で、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることが
できる。
本実施例では実施例１で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリク
ス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図１０はアクティブマトリクス基板と対向
基板４５４とをシール材４５８で貼り合わせた状態を示している。最初に、図６（Ａ）の
状態のアクティブマトリクス基板上に柱状のスペーサ４５１、４５２を形成する。画素部
に設けるスペーサ４５１は画素電極上のコンタクト部に重ねて設ける。スペーサは用いる
液晶材料にも依存するが、３〜１０μmの高さとする。コンタクト部では、コンタクトホ
ールに対応した凹部が形成されるので、この部分に合わせてスペーサを形成することによ
り液晶の配向の乱れを防ぐことができる。その後、配向膜４５３を形成しラビング処理を
行う。対向基板４５４には透明導電膜４５５、配向膜４５６を形成する。その後、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせ液晶を注入する。
図１１はアクティブマトリクス基板と対向基板とを貼り合わせて組み立てる様子を模式
的に示す。アクティブマトリクス基板６５０は、画素部６５３、走査線側駆動回路６５２
、信号線側駆動回路６５１、外部入力端子６５４、外部入力端子から各回路の入力部まで
を接続する配線６５９などが形成されている。対向基板６５５にはアクティブマトリクス
基板６５０の画素部及び駆動回路が形成されている領域に対応して対向電極６５６が形成
されている。このようなアクティブマトリクス基板６５０と対向基板６５５とはシール材
６５７を介して貼り合わせ、液晶を注入してシール材６５７の内側に液晶層６５８を設け
る。さらに、アクティブマトリクス基板６５０の外部入力端子６５４にはＦＰＣ（フレキ
シブルプリント配線板：Flexible Printed Circuit）６６０を貼り付ける。ＦＰＣ６６０
の接着強度を高めるために補強板６５９を設けても良い。
以上のようにして作製されるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は各種電子装置の表
示装置として用いることができる。また、本実施例で示すアクティブマトリクス型液晶表
示装置の作製方法は、実施例２又は実施例３のアクティブマトリクス基板を用いる場合に
おいても同様に適用することができる。
図１２は本発明の画素構造を用いて作製される反射型液晶表示装置のアクティブマトリ
クス型液晶表示装置を直視型の表示装置として用いる例を示す。アクティブマトリクス基
板１２０３には画素部１２０１及び駆動回路部１２０２が形成され、シール材１２０６に
より対向基板１２０４が接着され、その間に液晶層１２０５が形成されている。
図１２の構成は、フロントライトを用いた反射型液晶表示装置の例であり、偏光板１２
０７上にフロントライトシステム１２０８を設ける。反射型液晶表示装置は、昼間明るい
場所では外光を利用して画像の表示を行うが、夜間など十分な外光を導入できない場合に
は、フロントライトを用いて表示を行う方式を採用することができる。いずれにしても、
本発明の画素構造とすることにより、画素部における画素電極の占める割合が大きくなり
、明るい画像表示を実現することができる。また、フロントライトを用いる場合には、照
射する光の強度を小さくすることができ、このような液晶表示装置を組み込んだ電子装置
の消費電力を少なくすることができる。このような本実施例に構成は、実施例４で作製さ
れるアクティブマトリクス型液晶表示装置に適用することができる。
本実施例では、実施例１で示したアクティブマトリクス基板を、エレクトロルミネッセ
ンス（ＥＬ：Electro Luminescence）材料を用いた自発光型の表示装置（以下、ＥＬ表示
装置と記す）に適用する場合について説明する。尚、エレクトロルミネッセンス材料にお
ける発光には、蛍光と燐光とによる発光の両方があり、本実施例でいう発光にはそのいず
れか一方、またはその両方による発光を含んでいる。
図１３は画素部の断面図を示し、スイッチング用ＴＦＴ７０１、電流制御用ＴＦＴ７０
２、保持容量７０３が形成されている様子を示す。これらのＴＦＴは実施例１と同様の工
程で作製される。スイッチング用ＴＦＴ７０１はｎチャネル型ＴＦＴであり、ゲート電極
７５１上の半導体膜７５５にチャネル形成領域７０４、ＬＤＤ領域７０５、ソースまたは
ドレイン領域７０６を有している。そして、半導体膜７５５はソース配線７５３と接続電
極７６１により接続されている。
電流制御用ＴＦＴ２０２はｐチャネル型ＴＦＴであり、ゲート電極７５２上の半導体膜
７５６にチャネル形成領域７０７、ソースまたはドレイン領域７０８を有している。そし
て、電流制御用ＴＦＴ２０２のソース側は電源線７６４と接続し、ドレイン側はドレイン
電極７６５と接続している。さらに、ドレイン電極７６５には透明導電膜で形成される画
素電極７６６が接続している。また、容量配線７５２と半導体膜７５６とが重なる領域に
おいて保持容量７０３が形成される。
第１の絶縁膜７５４（７５４ａ、７５４ｂ）、第２の絶縁膜７５９、７６０は実施例１
と同様のものとする。
図１３（Ａ）の断面図は、図１４で示すＥ−Ｅ'線に対応したものである。また、図１
４において示すＦ−Ｆ'線及びＧ−Ｇ'線に沿った断面図は、それぞれ図１３（Ｂ）と（Ｃ
）に示されている。図１３（Ｂ）はスイッチング用ＴＦＴ７０１のゲート電極７５１とゲ
ート配線７７２のコンタクト部を説明する図である。
また、図１３（Ｃ）はソース配線７５３と画素電極７６７及び隣接する画素電極７７１と
の配置関係を示し、画素電極の端部をソース配線７５３上に設け、重なり部を形成するこ
とにより遮光性を高めている。
画素部には、陽極として用いる画素電極の端部を覆う絶縁膜でなるバンク７６７が形成
され、その上にエレクトロルミネッセンスを発現させる有機化合物層が形成される。溶液
塗布によりポリビニルカルバゾールなどの材料でなる発光層、カリウムアセチルアセトネ
ート（ａｃａｃＫと表記される）でなる電子注入層を含む有機化合物層７６８、７６９が
形成される。その上にはアルミニウム合金でなる陰極７７０が形成される。この場合、陰
極７７０がパッシベーション膜としても機能する。こうして陽極、有機化合物層、陰極か
ら成る自発光型のＥＬ素子が形成される。本実施例の場合、発光層７６８で発生した光は
アクティブマトリクス基板の方に向かって放射される。
このように、本発明の画素構造とすることにより、アクティブマトリクス型の自発光型
の表示装置においても開口率を向上させることができる。その結果、明るく鮮明な画像表
示を可能とする。
本実施例では、本発明の表示装置を組み込んだ半導体装置について示す。このような半
導体装置には、携帯情報端末（電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等）、ビデオ
カメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ等が挙げられる。それらの一例
を図１５と図１６に示す。
図１５（Ａ）は携帯電話であり、本体２９０１、音声出力部９００２、音声入力部２９
０３、表示装置２９０４、操作スイッチ２９０５、アンテナ２９０６から構成されている
。本発明は表示装置２９０４に適用することができ、特に、実施例５で示す反射型の液晶
表示装置は低消費電力化の観点から適している。
図１５（Ｂ）はビデオカメラであり、本体９１０１、表示装置９１０２、音声入力部９
１０３、操作スイッチ９１０４、バッテリー９１０５、受像部９１０６から成っている。
本発明は表示装置９１０２に適用することができる。特に、実施例５で示す反射型の液晶
表示装置は低消費電力化の観点から適している。
図１５（Ｃ）はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体９２０１、カ
メラ部９２０２、受像部９２０３、操作スイッチ９２０４、表示装置９２０５で構成され
ている。本発明は表示装置９２０５に適用することができる。
特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している。
図１５（Ｄ）はテレビ受像器であり、本体９４０１、スピーカー９４０２、表示装置９
４０３、受信装置９４０４、増幅装置９４０５等で構成される。本発明は表示装置９４０
３に適用することができる。特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化
の観点から適している。
図１５（Ｅ）は携帯書籍であり、本体９５０１、表示装置９５０２、９５０３、記憶媒
体９５０４、操作スイッチ９５０５、アンテナ９５０６から構成されており、ミニディス
ク（ＭＤ）やＤＶＤに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するもので
ある。直視型の表示装置９５０２、９５０３は特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装
置は低消費電力化の観点から適している。
図１６（Ａ）はパーソナルコンピュータであり、本体９６０１、画像入力部９６０２、
表示装置９６０３、キーボード９６０４で構成される。本発明は表示装置９６０３に適用
することができる。特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点か
ら適している。
図１６（Ｂ）はプログラムを記録した記録媒体（以下、記録媒体と呼ぶ）を用いるプレ
ーヤーであり、本体９７０１、表示装置９７０２、スピーカ部９７０３、記録媒体９７０
４、操作スイッチ９７０５で構成される。なお、この装置は記録媒体としてＤＶＤ（Ｄｉ
ｇｔｉａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＣＤ等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲー
ムやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置９７０２に適用することがで
きる。特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装置は低消費電力化の観点から適している
。
図１６（Ｃ）はデジタルカメラであり、本体９８０１、表示装置９８０２、接眼部９８
０３、操作スイッチ９８０４、受像部（図示しない）で構成される。本発明は表示装置９
８０２に適用することができる。特に、実施例５で示す反射型の液晶表示装置は低消費電
力化の観点から適している。

Claims (1)

  1. 絶縁表面上の第１の導電層及び第２の導電層と、
    前記第１の導電層上の第１の絶縁層と、
    前記第１の絶縁層上の半導体層と、
    前記半導体層上の第２の絶縁層と、
    前記第２の絶縁層上の第３の導電層、第４の導電層、及び、第５の導電層と、を有し、
    前記第１の導電層は、トランジスタのゲート電極として機能し、
    前記半導体層は、前記トランジスタのチャネル形成領域を有し、
    前記第５の導電層は、画素電極として機能し、
    前記第１の導電層は、前記第３の導電層と電気的に接続され、
    前記半導体層は、前記第４の導電層を介して前記第２の導電層と電気的に接続され、
    前記第５の導電層は、前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層を介して前記第２の導電層と重なる領域を有することを特徴とする表示装置。
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