JP3473486B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法

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JP3473486B2 JP10195099A JP10195099A JP3473486B2 JP 3473486 B2 JP3473486 B2 JP 3473486B2 JP 10195099 A JP10195099 A JP 10195099A JP 10195099 A JP10195099 A JP 10195099A JP 3473486 B2 JP3473486 B2 JP 3473486B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置及び
その製造方法に係り、特にスイッチング素子として用い
られる薄膜トランジスタの遮光構造及びその製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、薄型で軽量、かつ低消
費電力である特徴があり、OA機器やAV機器などの分
野で実用化が進んでいる。中でも、各画素ごとにスイッ
チング素子として薄膜トランジスタ(TFT:Thin
Film Transistor)を設け、各画素を
制御するようにしたアクティブマトリクス型液晶表示装
置は、大画面用、高精細な動画面用の表示装置に使用さ
れている。
【0003】ところで、透過型液晶表示装置では、いわ
ゆるバックライトから入射される光によって表示を行っ
ている。したがって、TFTは、常に、バックライトか
らの強い光に晒されていることになる。そうすると、T
FTの活性層となる半導体薄膜に強い光が照射される
と、光電流を発生し、TFTのオフ時のリーク電流が増
加し、表示のコントラスト等を劣化させる。
【0004】そこで、従来では、絶縁性基板(ガラス基
板等)の背面側からTFT形成部分に向かって入射する
光を遮光するため、絶縁性基板とTFT形成部分との間
に遮光層を形成することが一般的に行われている。そし
て、この遮光構造でもまだ不十分であるとして、例えば
遮光層表面での反射を防止する措置や上部からTFT形
成部分に向かって入射する光を遮光する遮光層を上部基
板に設ける等、種々の提案がなされている(例えば、特
開平8−152612号公報、特開平8−160453
号公報、特開平10−319436号公報等)。
【0005】
【解決しようとする課題】ところが、絶縁性基板の背面
側から、あるいは上部からTFT形成部分に向かって入
射する光には、遮光層を通らずにその周辺からTFT形
成部分に到達する光がある。このような光に対しては、
上述した従来の遮光構造は、無防備であり、完全に侵入
を回避することが困難である。
【0006】本発明の目的は、遮光層を外れて侵入する
光に対し有効に遮光機能を発揮する遮光構造を備えた液
晶表示装置及びその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る液晶表示装置は、絶縁性基板とこの絶縁性基板上に
マトリクス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれ
との間に第一の遮光層を備えた液晶表示装置において、
前記薄膜トランジスタは、前記第一の遮光層上に形成さ
れた絶縁層と、該絶縁層上に形成された活性層と、該活
性上に形成されたゲート層を備え、前記遮光層の周囲に
は前記絶縁層の表面から少なくとも該遮光層に達する高
さの金属材料からなる第一の遮光壁が前記第一の遮光層
側面に隣接して形成されていることを特徴とする。
【0008】これにより、遮光層では対処できない斜め
入射光を効果的にほぼ完全に遮光できる。
【0009】請求項2に記載の発明に係る液晶表示装置
は、請求項1に記載の液晶表示装置において、前記絶縁
性基板に対向して配置された上部基板を備え、前記各薄
膜トランジスタに対応して前記上部基板に第二の遮光層
が設けられており、前記第二の遮光層を囲む周囲に前記
第二の遮光層の厚さよりも大きな高さの第二の遮光壁を
設けてあることを特徴とする。
【0010】請求項に記載の発明に係る液晶表示装置
の製造方法は、絶縁性基板とこの絶縁性基板上にマトリ
クス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれとの間
に遮光層を備えた液晶表示装置の製造方法において、絶
縁性基板上に下地層、遮光層を順次成膜する工程と、前
記下地層および前記遮光層の2層を所定の矩形状にエッ
チング加工する工程と前記エッチング加工した前記下
地層および前記遮光層を覆って前記絶縁性基板上に絶縁
層を成膜する工程と、前記絶縁層に前記縁層表面から前
記下地層に至り前記遮光層の側面に隣接する溝部を形成
する工程と、前記下地層から金属材料を選択成長により
少なくとも前記絶縁層の表面まで成長させて前記溝部を
前記金属材料により埋め込み遮光壁を形成する工程と、
前記遮光層領域の前記絶縁層上に活性層およびゲート電
極を備えた薄膜トランジスタを形成する工程と、を備え
ることを特徴とする。
【0011】請求項4に記載の発明に係る液晶表示装置
の製造方法は、絶縁性基板とこの絶縁性基板上にマトリ
クス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれとの間
に遮光層を備えた液晶表示装置の製造方法において、絶
縁性基板上に遮光層を成膜する工程と、前記遮光層を所
定の矩形状にエッチング加工する工程と前記エッチン
グ加工した前記遮光層を覆って前記絶縁性基板上に絶縁
層を成膜する工程と、前記絶縁層に前記絶縁層表面から
前記遮光層の側面至る溝部を形成する工程と、前記溝部
の内周面を下地層で被覆する工程と、前記下地層から
属材料を選択成長させ前記溝部を前記金属材料により埋
め込み遮光壁を形成する工程と、前記遮光層領域の前記
絶縁層上に活性層およびゲート電極を備えた薄膜トラン
ジスタを形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
【0013】図1は、第1実施形態の液晶表示装置の要
部断面図である。図2は、第1実施形態の液晶表示装置
の製造工程図である。
【0014】本第1実施形態の液晶表示装置は、図1に
示すように、絶縁性基板1と、この絶縁性基板1上にマ
トリクス状に配置されるTFT7のそれぞれとの間に遮
光層3を設ける液晶表示装置において、TFT7の周囲
を囲む遮光壁6を設けてある。
【0015】具体的には、TFT7は、下地層である絶
縁層4の上に活性層8,ゲート層9等を形成してなる
が、遮光壁6は、少なくとも遮光層3の周辺側表面とT
FT7の絶縁層4の表面との間を囲むように形成され
。つまり絶縁層4の厚さ分の高さに形成される。
【0016】さらに具体的には、遮光壁6は、TFT7
の形成部分の絶縁層4の表面から遮光層3に至りその遮
光層3の周囲を囲むように開けた溝(開口)部5に、そ
の溝部5の底部に臨ませた遮光層3の下地層2に選択成
長させることにより埋め込んである。つまり、遮光壁6
は、絶縁層4の厚さ分の高さまで形成される。
【0017】なお、絶縁性基板1は、例えばガラス基板
である。下地層2は、例えばシリコン層(Si層)であ
る。遮光層3は、十分な遮光性を有する周知のシリサイ
ド層(例えばタングステンシリサイド層;WSi2層)
である。絶縁層4は、例えば酸化シリコン層(SiO2
層)である。活性層8は、例えばSi層である。そし
て、遮光壁6は、選択成長が行える金属素材である。こ
れには、例えば、W(タングステン)、Al(アルミニ
ューム)、Cr(クロム)等がある。
【0018】次に、図2を参照して本第1実施形態の液
晶表示装置の製造方法を説明する。
【0019】図2(a);絶縁性基板1上に下地層2を
プラズマCVD法により500Å程度の膜厚に成膜し、
その上に遮光層3をスパッタリングにより1000Å程
度の膜厚に成膜する。そして、この2層を所定の矩形状
にエッチング加工する。
【0020】図2(b);次に、TFT7の下地層とし
ての絶縁層4を、上記2層を覆い隠すようにCVD法に
より比較的厚めに(例えば5000Å程度)成膜する。
【0021】図2(c);その後、絶縁層4と遮光層3
の積層膜を、図2(a)でエッチング加工した遮光層3
の周辺端部の形状に沿ってエッチングし、サブミクロン
程度の細い部5を形成する。下部の下地層は、エッ
チングせず、部5の底部に選択的に残す。
【0022】図2(d);この状態で選択CVD法によ
部5に遮光壁6を埋め込む。これは、例えばWを
部5底部の下地層から絶縁層4の表面まで、つまり絶
縁層4の膜厚と同程度の高さまで成長させることにより
実現される。
【0023】その後、表面を平滑化した絶縁層4上に、
TFT7の構成要素である活性層8及びゲート電極9を
それぞれ1000Å程度の膜厚で形成する。
【0024】以下、本第1実施形態の動作を説明する。
透過型の液晶表示装置では、絶縁性基板1の背面側から
バックライトによる照明が行われ、反射や散乱があるの
で、さまざまな角度から光がTFT7の形成部分(活性
層8)に向かって入射する。その中には、遮光層3を通
らずにその周辺から入射するような斜め入射光10があ
る。
【0025】本実施形態では、このような斜め入射光1
0を、TFT7の形成部分に到達する前に、遮光壁6に
よって効果的にほぼ完全に遮光できる。したがって、遮
光層3と相俟って光リーク電流の発生を大幅に低減でき
る。
【0026】次に、図3は、第2実施形態の液晶表示装
置の要部断面図である。図4は、第2実施形態の液晶表
示装置の製造工程図である。なお、図3、図4では、使
用素材等は、第1実施形態と同一であるが、説明の便宜
から異なる符号を付してある。
【0027】本第2実施形態の液晶表示装置は、図3に
示すように、第1実施形態の下地層2に代えて、溝部5
の内周面を下地層25で被覆し、遮光壁26をその下地
層25に選択成長させて形成してある。なお、下地層2
5は、例えば下地層2と同じSi層である。
【0028】次に、図4を参照して本第2実施形態の液
晶表示装置の製造方法を説明する。
【0029】図4(a);絶縁性基板21上に遮光層2
2をスパッタリング法により1000Å程度の膜厚に成
膜し、所定矩形状にエッチング加工する。
【0030】図4(b);その後、下地層としての絶縁
層23を、遮光層22層を覆い隠すようにCVD法によ
り比較的厚めに(例えば5000Å程度)成膜する。そ
して、絶縁層23と遮光層22の積層膜を、図4(a)
でエッチング加工した遮光層22の周辺端部の形状に沿
ってエッチングし、サブミクロン程度の細い溝部24を
形成する。この場合の溝部24の底部は、絶縁性基板2
1の表面である。
【0031】図4(c);次に、プラズマCVD法によ
り全表面を500Å程度の薄い下地層25で被覆する。
下地層25は、絶縁層23の表面だけでなく、溝部24
の内周面にも形成される。この状態で、反応性イオンエ
ッチングにより下地層25をエッチングバックする。
【0032】その結果、絶縁層23上の下地層25のみ
がエッチングされて無くなる。つまり、溝部24は細い
溝であるので、底部(絶縁性基板面)の下地層25はエ
ッチングされずに残り、また溝部側面にもサイドウォー
ルとして下地層25が残った状態となる。
【0033】図4(d);この状態で選択CVD法によ
り溝部24に遮光壁26を埋め込む。これは、例えばW
を溝部24の底部から絶縁層23の表面まで成長させる
ことにより実現される。
【0034】その後、表面を平滑化した絶縁層23上
に、TFT27の構成要素である活性層28及びゲート
電極29をそれぞれ1000Å程度の膜厚で形成する。
【0035】以上の構成により、本第2実施形態でも第
1実施形態と同様に斜め入射光20を効果的に遮光でき
る。なお、遮光壁の製造に関し、本第2実施形態では、
遮光壁26が開口部24の内周面に設けた下地層25か
ら成長するので、均一な遮光壁が得られ、しかも第1実
施形態の場合よりも短い時間で形成することができる。
【0036】次いで、液晶表示装置では、一般に、薄膜
トランジスタがマトリクス状に配置される絶縁性基板に
対向する上部基板上に各薄膜トランジスタに対応して遮
光層を設けるが、その遮光層を囲む周囲に遮光層の厚さ
よりも大きい遮光壁を上述した手順で設けることができ
る。
【0037】このようにすれば、上方から遮光層を通ら
ずその周辺からTFTの形成部分(活性層)に向かって
入射するような斜め入射光を効果的にほぼ完全に遮光で
きる。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、絶縁
性基板や上部基板に遮光層を備える液晶表示装置におい
て、遮光壁を設けたので、従来の遮光層が対処できなか
った斜め入射光を効果的に遮光でき、一層遮光効果を高
めることができる。したがって、本発明によれば、従来
の遮光層と相俟って光リーク電流の発生を大幅に低減で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の液晶表示装置の要部断面図であ
る。
【図2】第1実施形態の液晶表示装置の製造工程図であ
る。
【図3】第2実施形態の液晶表示装置の要部断面図であ
る。
【図4】第2実施形態の液晶表示装置の製造工程図であ
る。
【符号の説明】
1,21 絶縁性基板 2,25 下地層 3,22 遮光層 4,23 絶縁層 5,24 溝(開口)部 6,26 遮光壁 7,27 薄膜トランジスタ(TFT) 8,28 活性層 9,29 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 - 1/141

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上にマトリ
    クス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれとの間
    に第一の遮光層を備えた液晶表示装置において、前記薄
    膜トランジスタは、前記第一の遮光層上に形成された絶
    縁層と、該絶縁層上に形成された活性層と、該活性上に
    形成されたゲート層を備え、前記遮光層の周囲には前記
    絶縁層の表面から少なくとも該遮光層に達する高さの金
    属材料からなる第一の遮光壁が前記第一の遮光層側面に
    隣接して形成されていることを特徴とする液晶表示装
    置。
  2. 【請求項2】 前記絶縁性基板に対向して配置された上
    部基板を備え、前記各薄膜トランジスタに対応して前記
    上部基板に第二の遮光層が設けられており、前記第二の
    遮光層を囲む周囲に前記第二の遮光層の厚さよりも大き
    高さの第二の遮光壁を設けてあることを特徴とする
    求項1記載の液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上にマトリ
    クス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれとの間
    に遮光層を備えた液晶表示装置の製造方法において、絶
    縁性基板上に下地層、遮光層を順次成膜する工程と、前
    記下地層および前記遮光層の2層を所定の矩形状にエッ
    チング加工する工程と前記エッチング加工した前記下
    地層および前記遮光層を覆って前記絶縁性基板上に絶縁
    層を成膜する工程と、前記絶縁層に前記縁層表面から前
    記下地層に至り前記遮光層の側面に隣接する溝部を形成
    する工程と、前記下地層から金属材料を選択成長により
    少なくとも前記絶縁層の表面まで成長させて前記溝部を
    前記金属材料により埋め込み遮光壁を形成する工程と、
    前記遮光層領域の前記絶縁層上に活性層およびゲート電
    極を備えた薄膜トランジスタを形成する工程と、を備え
    ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上にマトリ
    クス状に配置される薄膜トランジスタのそれぞれとの間
    に遮光層を備えた液晶表示装置の製造方法において、絶
    縁性基板上に遮光層を成膜する工程と、前記遮光層を所
    定の矩形状にエッチング加工する工程と前記エッチン
    グ加工した前記遮光層を覆って前記絶 縁性基板上に絶縁
    層を成膜する工程と、前記絶縁層に前記絶縁層表面から
    前記遮光層の側面に至る溝部を形成する工程と、前記溝
    部の内周面を下地層で被覆する工程と、前記下地層から
    金属材料を選択成長させ前記溝部を前記金属材料により
    埋め込み遮光壁を形成する工程と、前記遮光層領域の前
    記絶縁層上に活性層およびゲート電極を備えた薄膜トラ
    ンジスタを形成する工程と、を備えることを特徴とする
    液晶表示装置の製造方法。
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