JP3245527B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Description
(TFT)などのスイッチング素子を備えた液晶表示装
置に関し、特に画素部分における構造に関するものであ
る。
た従来の液晶表示装置の構成を示す回路図である。
31上には、ゲート駆動回路32、ソース駆動回路3
3、およびTFT(Thin Film Transi
stor)アレイ部34とが形成されている。このゲー
ト駆動回路32は、シフトレジスタ32aおよびバッフ
ァ32bとから構成されている。また、ソース駆動回路
33は、シフトレジスタ33a、バッファ33b、およ
びビデオライン38のサンプリングを行うアナログスイ
ッチ39とから構成されている。
回路32から延びる多数の平行するゲートバス配線11
6が配設されており、前記ソース駆動回路33からは多
数のソースバス配線120が、該ゲートバス配線116
に直交して配設されている。また、このゲートバス配線
116に平行して、付加容量共通配線114が配設され
ている。
配線116、116、ソースバス配線120、120、
および付加容量共通配線114、114とに囲まれた矩
形の領域には、TFT35、画素36、および付加容量
37とが配設されている。このとき、このTFT35の
ゲート電極は、ゲートバス配線116に接続されてお
り、また、該TFT35のソース電極は、ソースバス配
線120に接続されている。
された画素電極36と対向基板上に形成された対向電極
との間に液晶が封入されて、画素が構成されている。ま
た、このとき付加容量共通配線114は、対向電極と同
じ電位の電極に接続されている。
1個分の構成を示した平面図であり、図6は、図5の液
晶表示装置におけるA−A線断面図を示している。
上には、活性層となる多結晶シリコン薄膜111が40
nm〜80nmの厚さで形成されており、その上に、ス
パッタリングもしくはCVD法を用いて、ゲート絶縁膜
113が80nm〜150nmの厚さで形成されてい
る。
おいて、後に付加容量を形成する付加容量部(図5、図
6における斜線部分)に、P+ を1×1015(cm-2)
の濃度でイオン注入を行い、ゲート電極116aおよび
付加容量上部電極114aを、金属もしくは低抵抗の多
結晶シリコンを用いて、所定の形状にパターニングを行
った。
決定するために、前記ゲート電極116aの上方から、
P+ を1×1015(cm-2)の濃度でイオン注入を行
い、該ゲート電極116aの下部にチャンネル112を
形成した。
て、第1の層間絶縁膜115を基板全面に形成後、コン
タクトホール118および119の形成を行い、ソース
バス配線120および積み上げ電極121をAlなどの
低抵抗の金属を用いて形成した。
様に、SiO2 もしくはSiNxを用いて、第2の層間
絶縁膜124を基板全面に形成後、コンタクトホール1
23の形成を行い、該コンタクトホール123を覆っ
て、ITOなどの透明導電膜からなる画素電極125の
形成を行った。
来の液晶表示装置においては、前記第1の層間絶縁膜1
15は膜厚数100nmの無機材料で形成されているた
め、ソースバス配線120とゲートバス配線116との
交差部分において、該ゲートバス配線116の段差によ
るソースバス配線120の断線が発生していた。
ートバス配線116と同じ層に形成されており付加容量
が平面的に形成されているので、該付加容量の領域を設
ける必要があり、また、該付加容量共通配線116は光
を通さないため開口率の低下を招いていた。
めになされたものであって、その目的とするところは、
第1の層間絶縁膜を有機材料により形成するとともに、
該第1の層間絶縁膜に形成されたコンタクトホール内壁
部分に付加容量を形成するような構成とすることによ
り、従来問題となっていたソースバス配線の断線を防止
するとともに、付加容量による開口率の低下を起こさな
い高開口率の液晶表示装置を提供することにある。
は、基板上に、非単結晶シリコン薄膜とゲート絶縁膜と
ゲートバス配線とが形成され、該ゲートバス配線の上部
に、第1の層間絶縁膜とソースバス配線と第2の層間絶
縁膜と画素電極とがそれぞれ形成された液晶表示装置に
おいて、前記第1の層間絶縁膜が有機材料によって形成
されていることを特徴としており、そのことにより上記
目的が達成される。
の層間絶縁膜も有機材料によって形成されていることが
好ましい。
材料が、感光性アクリル樹脂であることが好ましい。
の層間絶縁膜を貫く少なくとも一つのコンタクトホール
内壁部分に、付加容量が形成されていることが好まし
い。
容量が形成されるコンタクトホール内壁部分に、積み上
げ電極が形成されているとともに、該積み上げ電極を付
加容量の下部電極とすることが好ましい。
の層間絶縁膜上に遮光膜が形成されていることが好まし
い。また、本発明の液晶表示装置は、前記遮光膜が、付
加容量の上部電極により形成されていることが好まし
い。
結晶シリコン薄膜とゲート絶縁膜とゲートバス配線とが
形成され、該ゲートバス配線の上部に、第1の層間絶縁
膜とソースバス配線と第2の層間絶縁膜と画素電極とが
それぞれ形成された液晶表示装置において、前記第1の
層間絶縁膜の開口部に付加容量下部電極となる積み上げ
電極が形成され、該積み上げ電極上部にシリコン窒化膜
が形成され、該シリコン窒化膜上部に付加容量上部電極
が形成され、該積み上げ電極と付加容量上部電極との間
で付加容量が形成されていることを特徴としており、そ
のことにより上記目的が達成される。また、本発明の液
晶表示装置は、前記付加容量上部電極が遮光膜となるこ
とが好ましい。また、本発明の液晶表示装置は、前記第
1の層間絶縁膜または第2の層間絶縁膜が有機材料によ
って形成されていることが好ましい。
に、非単結晶シリコン薄膜とゲート絶縁膜とゲートバス
配線とが形成され、該ゲートバス配線の上部に、第1の
層間絶縁膜とソースバス配線と第2の層間絶縁膜と画素
電極とがそれぞれ形成された液晶表示装置において、前
記第1の層間絶縁膜が有機材料によって形成されてい
る。このように、前記第1の層間絶縁膜が有機材料によ
って形成されているので、無機材料を使用した場合に発
生していたゲートバス配線およびソースバス配線の層間
絶縁膜を通じてのショートが起こることはない。また、
ソースバス配線の下部領域が十分に平坦化されているの
で、薄膜トランジスタやゲートバス配線の段差によるソ
ースバス配線の断線を防止することができる。また、ゲ
ートバス配線とソースバス配線との交差部分の容量が小
さくなり、バス配線に発生する信号遅延の問題も抑制す
ることができる。
縁膜も有機材料によって形成されているので、該第2の
層間絶縁膜の下部領域が液晶層へ与える電界を小さくす
ることができ、また、前記画素電極を十分に平坦化され
た領域上に形成することができるため、確実なラビング
処理を行うことができ、液晶配向の乱れを無くすること
ができる。
て感光性アクリル樹脂を使用しているので、露光および
現像によりコンタクトホールを容易に形成することがで
き、製造プロセスを簡略化することが可能となる。ま
た、前記感光性アクリル樹脂は透光性に優れているの
で、本液晶表示装置を透過型液晶表示装置として使用し
た場合であっても透過率の低下が起こることはない。
縁膜を貫く少なくとも一つのコンタクトホール内壁部分
に、付加容量が形成されているので、非透光性である付
加容量の領域を小さくすることができ、液晶表示装置の
開口率を向上させることができる。
成されるコンタクトホール内壁部分には、積み上げ電極
が形成されているとともに、該積み上げ電極を付加容量
の下部電極としているので、ソースバス配線形成と同時
に付加容量の下部電極を形成することができ、付加容量
の下部電極を新たにパターニングする必要がなくなる。
また、本発明によれば、前記第1の層間絶縁膜上に遮光
膜が形成されているとともに、その遮光膜が、付加容量
の上部電極により形成されているので、対向基板上に遮
光膜を形成する必要がなくなり、製造プロセスをさらに
簡略化することが可能となる。
に、非単結晶シリコン薄膜とゲート絶縁膜とゲートバス
配線とが形成され、該ゲートバス配線の上部に、第1の
層間絶縁膜とソースバス配線と第2の層間絶縁膜と画素
電極とがそれぞれ形成された液晶表示装置において、前
記第1の層間絶縁膜の開口部に付加容量下部電極となる
積み上げ電極が形成され、該積み上げ電極上部にシリコ
ン窒化膜が形成され、該シリコン窒化膜上部に付加容量
上部電極が形成され、該積み上げ電極と付加容量上部電
極との間で付加容量が形成されている。このような構成
とすることで、積み上げ電極でTFTと画素電極との接
続不良をなくすことができるとともに、この非透光性の
積み上げ電極を付加容量下部電極として用い、さらには
シリコン窒化膜を付加容量の絶縁膜として使用すること
で小さな面積で効率よく付加容量を形成することがで
き、高開口率の液晶表示装置を実現することができる。
また、本発明によれば、前記付加容量上部電極が遮光膜
となるような構成としていることにより、遮光膜の形成
プロセスを簡略化することができ、また、TFTの光リ
ーク電流を防止することも可能となる。また、本発明に
よれば、前記第1の層間絶縁膜または第2の層間絶縁膜
が有機材料によって形成されているので、配線による凹
凸の平坦化および配線の容量低減を実現することがで
き、液晶表示装置の表示品位を向上させることが可能と
なる。
て説明する。
形態の液晶表示装置における画素1個分の構成を示した
平面図であり、図2は、図1の液晶表示装置におけるA
−A線断面図を示している。
たは石英などからなる絶縁基板10上に、活性層となる
多結晶シリコン薄膜11を40nm〜80nmの厚さで
形成し、該多結晶シリコン薄膜11の中央部上に、スパ
ッタリングもしくはCVD法を用いて、SiO2 もしく
はSiNxからなるゲート絶縁膜13を80nmの厚さ
で形成した。さらに、該ゲート絶縁膜13上に、Alも
しくは多結晶シリコンからなるゲート電極16aを30
nmの厚さで形成した。
決定するために、前記ゲート電極16aの上方から、該
ゲート電極16aをマスクとして、P+ を1×10
15(cm-2)の濃度でイオン注入を行って、活性層の該
ゲート電極16aの下部にノンドープのチャンネル部1
2を形成し、該チャンネル部12以外の領域に高濃度の
不純物領域を形成した。なお、このとき、このTFTの
活性層において、前記チャンネル部12近傍に低濃度不
純物領域もしくはノンドープ領域を設けて、TFTのオ
フ時にリーク電流を少なくするような構造としてもよ
い。
樹脂を用いて、スピンコート法により2.5μmの膜厚
で第1の層間絶縁膜15を形成した後、露光および現像
を行って、該第1の層間絶縁膜15上においてコンタク
トホール18、19の形成を行った。
m以上積層したことにより、該第1の層間絶縁膜15の
下部領域の平坦化を行うことができ、また、該第1の層
間絶縁膜15として感光性のものを用いたことにより、
露光および現像工程だけで前記コンタクトホール18、
19の形成が可能となり、製造プロセスを単純にするこ
とができる。
覆うように、それぞれソースバス配線20および積み上
げ電極21をAlなどの低抵抗の金属を用いて形成し
た。このとき、前記ソースバス配線20の下部領域は、
前記第1の層間絶縁膜15により平坦化されているの
で、該ソースバス配線20とゲートバス配線16との交
差部分においても、該ソースバス配線20が該ゲートバ
ス配線16の段差により断線することは無くなる。ま
た、この第1の層間絶縁膜15として用いた感光性アク
リル樹脂材料は、比誘電率が無機材料に比べて小さく、
また、膜厚を大きくすることもできるので、前記ソース
バス配線20と前記ゲートバス配線16との交差部分で
の容量は無視することができ、バス配線に発生する信号
の遅延を防止することができる。
ンタクトホール19の内壁に沿って形成されており、こ
の積み上げ電極21は付加容量を形成するための下部電
極として機能している。
て、50nmの厚さで前記基板全面に形成した。このと
き、この絶縁膜27も前記積み上げ電極21と同様に、
コンタクトホール19の内壁に沿って形成されており、
この絶縁膜27は付加容量を形成するための絶縁膜とし
て機能している。
容量を形成するための上部電極28aをコンタクトホー
ル19を覆うように形成し、同時に付加容量共通配線2
8も形成した。このとき、前記第1の層間絶縁膜の膜厚
は、2.5μmと従来に比べて厚いので、前記コンタク
トホール19の内壁部分の表面積が大きくなり、付加容
量値を十分大きくとることが可能となっている。
明する。前記コンタクトホール19内の付加容量上部電
極28aの内径が、例えば5μmであれば、表面積は、
5×5(底部)+5×2.5×4(側部)=75(μm
2 )となり、50nmのSiNxの単位面積当たりの容
量は、Cox=1.4×10-3(pF/μm2 )であるの
で、このコンタクトホール19だけで0.11pFの付
加容量値を得ることが可能となる。仮に、この付加容量
を平面的に形成したとすれば、75(μm2 )の付加容
量領域が必要となり、この付加容量領域は光を通さない
ため、この領域分だけ開口率が低下してしまう。本発明
においては、たとえ付加容量値が足りない場合であって
も、前記コンタクトホール19を大きく形成するか、も
しくは平面的な容量を補助的に形成することにより、該
付加容量値を補うことができる。
24を第1の層間絶縁膜15と同様に、感光性アクリル
樹脂を用いて形成した後、露光および現像を行い、次い
で前記絶縁膜27のエッチングも行って、該第2の層間
絶縁膜24上においてコンタクトホール23の形成を行
った。さらに、前記コンタクトホール23を覆うよう
に、画素電極25をITOなどの透明導電膜を用いて形
成した。なお、このときに前記積み上げ電極21と前記
画素電極25とのコンタクトのオーミック性が問題とな
るような場合は、該コンタクトホール23にバリアメタ
ルを形成してもよい。
の層間絶縁膜24は感光性アクリル樹脂を使用している
ので、第1の層間絶縁膜と同様に該第2の層間絶縁膜2
4の下部領域が液晶層へ与える電界を無視することがで
き、また、前記画素電極25は、十分に平坦化された領
域上に形成されているため、確実なラビング処理を行う
ことができ、液晶配向の乱れを生じることも無くなる。
形態の液晶表示装置における画素1個分の構成を示した
平面図であり、図4は、図3の液晶表示装置におけるA
−A線断面図を示している。なお、図1および図2と同
様の部分についてはその説明を省略する。
4に示すように、付加容量上部電極28aをTFT上部
まで延長した以外は、実施の形態1と同様にして液晶表
示装置を作製した。
ースバス配線20と付加容量上部電極28aとが遮光膜
として機能することになるので、対向基板上に遮光膜を
形成する必要がなくなり、製造プロセスをさらに簡略化
することが可能となる。
第1の層間絶縁膜が有機材料によって形成されているの
で、無機材料を使用した場合に発生していたゲートバス
配線およびソースバス配線の層間絶縁膜を通じてのショ
ートが起こることはない。また、ソースバス配線の下部
領域が十分に平坦化されているので、薄膜トランジスタ
やゲートバス配線の段差によるソースバス配線の断線を
防止することができる。また、ゲートバス配線とソース
バス配線との交差部分の容量が小さくなり、バス配線に
発生する信号遅延の問題も抑制することができる。
縁膜が有機材料によって形成されているので、該第2の
層間絶縁膜の下部領域が液晶層へ与える電界を小さくす
ることができ、また、前記画素電極を十分に平坦化され
た領域上に形成することができるため、確実なラビング
処理を行うことができ、液晶配向の乱れを無くすること
ができる。
て感光性アクリル樹脂を使用しているので、露光および
現像によりコンタクトホールを容易に形成することがで
き、製造プロセスを簡略化することが可能となる。ま
た、前記感光性アクリル樹脂は透光性に優れているの
で、本液晶表示装置を透過型液晶表示装置として使用し
た場合であっても透過率の低下が起こることはない。
縁膜を貫く少なくとも一つのコンタクトホール内壁部分
に、付加容量が形成されているので、非透光性である付
加容量の領域を小さくすることができ、液晶表示装置の
開口率を向上させることができる。
成されるコンタクトホール内壁部分には、積み上げ電極
が形成されているとともに、該積み上げ電極を付加容量
の下部電極としているので、ソースバス配線形成と同時
に付加容量の下部電極を形成することができ、付加容量
の下部電極を新たにパターニングする必要がなくなる。
また、本発明によれば、前記第1の層間絶縁膜上に遮光
膜が形成されているとともに、その遮光膜が、付加容量
の上部電極により形成されているので、対向基板上に遮
光膜を形成する必要がなくなり、製造プロセスをさらに
簡略化することが可能となる。
に、非単結晶シリコン薄膜とゲート絶縁膜とゲートバス
配線とが形成され、該ゲートバス配線の上部に、第1の
層間絶縁膜とソースバス配線と第2の層間絶縁膜と画素
電極とがそれぞれ形成された液晶表示装置において、前
記第1の層間絶縁膜の開口部に付加容量下部電極となる
積み上げ電極が形成され、該積み上げ電極上部にシリコ
ン窒化膜が形成され、該シリコン窒化膜上部に付加容量
上部電極が形成され、該積み上げ電極と付加容量上部電
極との間で付加容量が形成されている。このような構成
とすることで、積み上げ電極でTFTと画素電極との接
続不良をなくすことができるとともに、この非透光性の
積み上げ電極を付加容量下部電極として用い、さらには
シリコン窒化膜を付加容量の絶縁膜として使用すること
で小さな面積で効率よく付加容量を形成することがで
き、高開口率の液晶表示装置を実現することができる。
また、本発明によれば、前記付加容量上部電極が遮光膜
となるような構成としていることにより、遮光膜の形成
プロセスを簡略化することができ、また、TFTの光リ
ーク電流を防止することも可能となる。また、本発明に
よれば、前記第1の層間絶縁膜または第2の層間絶縁膜
が有機材料によって形成されているので、配線による凹
凸の平坦化および配線の容量低減を実現することがで
き、液晶表示装置の表示品位を向上させることが可能と
なる。
素1個分の構成を示した平面図である。
示している。
素1個分の構成を示した平面図である。
示している。
を示した平面図である。
示している。
示装置の構成を示す回路図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 基板上に、非単結晶シリコン薄膜とゲー
ト絶縁膜とゲートバス配線とが形成され、該ゲートバス
配線の上部に、第1の層間絶縁膜とソースバス配線と第
2の層間絶縁膜と画素電極とがそれぞれ基板側から順番
に形成された液晶表示装置において、 前記第1の層間絶縁膜が有機材料によって形成されてい
ることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記第2の層間絶縁膜が有機材料によっ
て形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項3】 前記有機材料が、感光性アクリル樹脂で
あることを特徴とする請求項1または2に記載の液晶表
示装置。 - 【請求項4】 前記第1の層間絶縁膜を貫く少なくとも
一つのコンタクトホール内壁部分に、付加容量が形成さ
れ、前記付加容量の上部電極が前記第2の層間絶縁膜の
下部に形成されていることを特徴とする請求項1または
2に記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記付加容量が形成されるコンタクトホ
ール内壁部分には、積み上げ電極が形成されているとと
もに、該積み上げ電極を付加容量の下部電極とすること
を特徴とする請求項4に記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記第1の層間絶縁膜上に遮光膜が形成
されていることを特徴とする請求項1または2に記載の
液晶表示装置。 - 【請求項7】 前記遮光膜は、付加容量の上部電極によ
り形成されていることを特徴とする請求項6に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項8】 基板上に、非単結晶シリコン薄膜とゲー
ト絶縁膜とゲートバス配線とが形成され、該ゲートバス
配線の上部に、第1の層間絶縁膜とソースバス配線と第
2の層間絶縁膜と画素電極とがそれぞれ基板側から順番
に形成された液晶表示装置において、 前記第1の層間絶縁膜の開口部に付加容量下部電極とな
る積み上げ電極が形成され、該積み上げ電極の上部にシ
リコン窒化膜が形成され、該シリコン窒化膜の上部かつ
該第2の層間絶縁膜の下部に付加容量上部電極が形成さ
れ、該積み上げ電極と付加容量上部電極との間で付加容
量が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項9】 前記付加容量上部電極が遮光膜となるこ
とを特徴とする請求項8に記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】 前記第1の層間絶縁膜または第2の層
間絶縁膜が有機材料によって形成されていることを特徴
とする請求項8に記載の液晶表示装置。
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US09/233,168 US6141066A (en) | 1995-10-16 | 1999-01-19 | Liquid crystal display device with active matrix substrate using source/drain electrode as capacitor conductor |
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