JP3524162B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
T)を使用したアクティブマトリクス駆動型液晶表示装
置およびその製造方法に関する。
置は、マトリクス状に配列された複数の画素電極の各々
に対応して、スイッチング素子を設けたものである。ア
クティブ方式では各画素における液晶は理論的に常時駆
動されているので、時分割駆動方式を採用している単純
マトリクス方式と比べ、アクティブ方式はコントラスト
が高く特にカラー表示には欠かせない技術になってい
る。
示装置では、絶縁透明基板上にゲート電極(ゲートライ
ン),その上部にゲート絶縁膜,その上部に半導体層、
さらに半導体層上にはドレイン電極(データライン)およ
びソース電極を設けてTFTが形成され、そのソース電
極には透明な画素電極が接続されている。基板上にまず
ゲート電極が形成されるTFTの構造は一般に逆スタガ
構造と呼ばれている。このようなTFTとして、特開昭
61−161764号公報が知られている。
示装置はアクティブ駆動が可能なためにコントラストが
高いという特長を持つ。しかし、基板上にTFTを形成
する工程が複雑であり、通常6回以上のホトリソグラフ
ィ工程を必要とする。TFT基板を製造するための工程
数が多い場合、TFT基板の製造コストが高くなり、さ
らに外部から付着したり製造時に発生するゴミ等のため
に歩留まりが低下するという問題がある。工程を簡略化
する方法として、従来技術では、ゲート絶縁膜と半導体
層,ドレイン電極とソース電極となる金属膜を連続成膜
し、この金属膜のマスクとして半導体層を加工し、その
後、透明電極を形成する方法が提案されている。
ッチングする際に、ソース電極を構成する金属膜のエッ
チング速度が半導体層のエッチング速度より小さい場
合、ソース電極の端部がひさし状に残り、透明電極がそ
の段差のために断線しやすいという問題が発生する。す
なわち、製造時の歩留まりが十分に考慮されていなかっ
た。
には、透明画素電極の光透過部の面積(以下、開口率と
呼ぶ)を大きくする必要がある。しかし、上記従来技術
では、開口率を向上し、明るい表示画面を得ることにつ
いては考慮されていなかった。
製造歩留まりが高いアクティブマトリクス方式の液晶表
示装置の製造方法を提供することにある。
れるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を提供す
ることにある。
数のゲートラインに交差するように形成された複数のデ
ータラインと,複数のゲートラインと複数のデータライ
ンの各交差点付近に形成された薄膜トランジスタと,薄
膜トランジスタに接続された画素電極とからなり、画素
電極によって液晶を駆動する機能を有する液晶表示装置
において、画素電極は、その中央部分が基板に接し、周
辺部分が薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜と同
層の絶縁膜に接するようにした。
成する導電膜は、薄膜トランジスタのソース電極まで延
在され、ソース電極を構成する導電膜の平面パターンの
輪郭線が、画素電極中央部分の基板に接する領域の平面
パターンの輪郭線と交差するようにした。
と画素電極中央部分の基板に接する領域との間に、デー
タラインとほぼ平行で、データラインとは薄膜トランジ
スタを構成するゲート絶縁膜と同層の絶縁膜によって絶
縁分離された遮光膜を設けた。
ラインのそれぞれに対応して、これと平行な導電ライン
を設け、導電ラインと画素電極との間に絶縁膜を挾持し
て容量素子を形成した。
ラインと,複数のゲートラインに交差するように形成さ
れた複数のデータラインと,複数のゲートラインと複数
のデータラインの各交差点付近に形成された薄膜トラン
ジスタと,薄膜トランジスタに接続された画素電極と,
画素電極に接続された保持容量とからなり、画素電極に
よって液晶を駆動する機能を有する液晶表示装置におい
て、薄膜トランジスタは、ゲートラインの一部によって
構成されるゲート電極上にゲート絶縁膜,ゲート絶縁膜
上に半導体層,半導体層上にソース電極及びドレイン電
極を形成した構造であり、画素電極を構成する導電膜は
ソース電極上に延在され、保持容量は、薄膜トランジス
タが形成されたゲートラインと隣合ったゲートラインの
上にゲート絶縁膜と同層の絶縁膜,絶縁膜の上に画素電
極から延在された導電膜を形成した構造とした。
スタを構成するゲート絶縁膜及び半導体層の端部の基板
とのテーパ角を、保持容量を構成する絶縁膜の端部の基
板とのテーパ角よりも大きくした。
が、半導体層,ゲート絶縁及び基板と接触するようにし
た。
ラインは、半導体層と,ソース電極及びドレイン電極を
構成する導電膜からなり、これらを同一平面パターンと
した。
を、それを構成する導電膜の陽極酸化膜で被覆した。
トラインと,複数のゲートラインに交差するように形成
された複数のデータラインと,複数のゲートラインと複
数のデータラインの各交差点付近に形成された薄膜トラ
ンジスタと,薄膜トランジスタに接続された画素電極と
からなり、画素電極によって液晶を駆動する機能を有す
る液晶表示装置の製造方法において、ゲート絶縁膜及び
ゲート絶縁膜の上に形成された半導体層をほぼ同一平面
パターンで同一工程でエッチングする工程,その後半導
体膜を選択的にエッチングする工程、とを備えた。
縁膜及び半導体層を同一工程でエッチングした後、半導
体層の上に所定パターンの金属膜を形成し、金属膜をマ
スクとして半導体膜をエッチングした。
インの表面を陽極酸化する工程をさらに備えた。 〔手段13〕手段10において、ゲート絶縁膜及び半導
体層を同一工程でエッチングする工程において、エッチ
ングガスとして6フッ化イオウを用いた。
マスクとして半導体層をエッチング工程において、エッ
チングガスとして6フッ化イオウと塩素の混合ガスを用
いた。
をエッチングした後、画素電極を形成した。
縁膜が開口され、その開口部にソース電極が形成されて
いるので、ソース電極の金属膜をマスクとして半導体膜
をエッチングしても、金属膜の端部が半導体層に対して
ひさし状にならないので、透明電極が断線することはな
く、製造工程の簡略化は図りながら製造歩留まりを向上
できる。
口されているので、透過率が向上できる。さらに、デー
タライン近傍に遮光電極が形成され、ゲート絶縁膜の開
口部が遮光電極上にないため、歩留まりが高く、開口率
が大きくなり、画面が明るくなる。
法を具体的な実施例を用いて説明する。
マトリクス液晶表示装置におけるマトリクス部(表示
部)の断面構造を示す。表示パネルは、透明ガラス基板
SUB1の一方の表面に薄膜トランジスタや画素電極,
各種配線などを形成したTFT基板TFTSUBと、これとは
別の透明ガラス基板SUB2の一方の表面に共通電極I
TO2やカラーフィルタFIL,遮光膜BMなどを形成
した対向基板OPSUBと、両基板を対向させてその間
隙に充填した液晶層LCとから構成される。
信号電圧を印加して両電極間の液晶層LCの電気光学的
状態を制御し、表示パネルのこの部分の光透過状態を変
化させ、所定の画像を表示する。
たはTFT基板TFTSUB側にはバックライトが設置され、
液晶パネルの画素部を透する光をそれぞれバックライト
と反対側から観察する。
を有する部分に同一符号をつける。 《TFT基板》図2は、TFT基板TFTSUBを構成する各
層の平面パターンを示す図であり、1画素とその周辺の
領域を示す。図1は図2の1−1線に沿った断面図、図
3は図2の3−3線に沿った断面図である。
UBの構造を詳しく説明する。図2に示すように、TFT
基板の表面には互いに平行な複数のゲートライン(走査
信号線または水平信号線)GLと,ゲートラインと交差
するように形成された互いに平行な複数のデータライン
(映像信号線または垂直信号線)DLが設けられてい
る。隣接する2本のゲートラインGLと,隣接する2本
のデータラインDLで囲まれた領域が画素領域となり、
この領域に略全面に画素電極が形成されている。スイッ
チング素子としての薄膜トランジスタ(図2の破線で示
した領域)は各画素電極に対応してゲートラインの凸型
部分(図2では、上方に凸型の部分)に形成され、その
ソース電極SD1は画素電極に接続される。ゲートライ
ンGLに与えられた走査電圧はゲートラインの一部で構
成されるTFTのゲート電極に印加されてTFTがON
状態となり、この時データラインDLに供給された画像
信号がソース電極SD1を介して画素電極に書き込まれ
る。
うに、透明ガラス基板SUB1上にはゲートラインGL
が形成され、その上に後述のように絶縁膜,半導体層な
どが形成され薄膜トランジスタTFTが構成される。薄
膜トランジスタは、ゲートラインGLにバイアス電圧を
印加すると、ソース−ドレイン(データラインDL)間
のチャネル抵抗が小さくなり、バイアス電圧をゼロにす
ると、チャネル抵抗は大きくなるように動作する。
るゲート電極上に窒化シリコンからなるゲート絶縁膜G
Iを設け、その上に意図的に不純物を添加していない非
晶質シリコンからなるi型半導体層AS及び不純物を添
加した非晶質シリコンからなるN型半導体層d0を形成
する。このi型半導体層ASが薄膜トランジスタの能動
層を構成する。さらに、その上にソース電極SD1,ド
レイン電極(実施例ではデータラインDLの一部がドレ
イン電極を構成する。以下特に明記しない場合、ドレイ
ン電極をデータラインDLと呼ぶ。)を形成し、薄膜ト
ランジスタとする。
マCVDで形成された窒化シリコン膜が選ばれ、200
0〜5000Åの厚さに(本実施例では、3500Å程
度)形成される。
の厚さ(本実施例では、2000Å程度)で形成され
る。N型半導体層d0はi型半導体層ASとソース電
極,ドレイン電極とのオーミックコンタクトを形成する
ために設けられ、リン(P)をドープした非晶質シリコ
ン半導体で形成される。
の間に印加されるバイアス電圧の極性によって決められ
る。本発明の液晶表示装置では、動作中にその極性が反
転するのでソース電極,ドレイン電極が入れ替わるが、
以下の説明では、便宜上一方をソース電極,他方をドレ
イン電極と固定して呼ぶことにする。
電極SD1は薄膜トランジスタTFTのN型半導体層d
0から画素電極付近のガラス基板SUB1上にかけて形
成され、第1導電層d1,第2導電層d2の積層膜によ
り構成されている。第1導電層d1は厚さ600〜15
00Å(本実施例では、1200Å程度)のクロム(C
r)膜、第2導電層d2は酸化インジウム錫(Indium-Ti
n-Oxide、以下略してITOと呼ぶ)などの透明導電膜I
TO1でそれぞれ形成される。第1導電膜は、Cr以外
の高融点金属(Ti,Ta,W,Mo)で形成されても
良いし、これらの金属の合金で形成されても良い。
すように、1画素領域の内側に形成されたゲート絶縁膜
GIの開口部(図3で画素電極と表示)の内部に伸びる
ように形成されている。すなわち、図3に示すように、
ソース電極SD1を形成する第1導電膜d1及びその上
部にある透明導電膜d2は、画素領域内で、少なくとも
その一部はガラス基板SUB1に接触して形成されてい
る。
下層の第1導電膜d1の段差のところで断線することな
く、その段差を良好に乗り越えることができる。これに
ついては、後の製造方法のところでさらに詳しく述べ
る。特に、本実施例のように、透明導電膜d2としてI
TOを用いる場合にこのような効果が顕著になる。ITO
は結晶粒径が大きいために、結晶粒界部分と結晶粒のエ
ッチング速度が異なり、粒界の部分の方が速い。従っ
て、透明導電膜d2下部の断差部分が良好なテーパ形状
に加工されていなければ、この段差でITOは容易に断
線する。
のように半導体膜上で金属膜をマスクとして半導体をエ
ッチングした場合、金属膜に比べて半導体膜のエッチン
グ速度が大きいので、断面構造において金属膜がひさし
状に形成され、この部分で透明導電膜が断線しやすい。
これに対し、本実施例では、上述のように段差部でのI
TOの断線は非常に起こりにくい。
本実施例では、ゲート絶縁膜GIは第1導電膜d1形成
以前に開口され、これによって露出したガラス基板SU
B1上に第1導電膜d1が形成されている。また、半導
体の一般的ドライエッチングガスであるフッ素を含むガ
スをドライエッチングに用いた場合、半導体シリコンに
比べガラスのエッチング速度が小さい。そのため、第1
導電膜をマスクとしてi型半導体層ASをゲート絶縁膜
GIに対して選択的にエッチングしたとしても、第1導
電膜d1端部はひさし状にならず、ソース電極SD1を
構成する第2導電膜が断線することなく、良好な歩留ま
りが得られるという特長がある。
ることにより、開口部を設けない場合よりも画素電極部
における光吸収が低減されて透過率が向上し、明るい画
面の液晶表示装置が得られる。
1で形成され、薄膜トランジスタのソース電極SD1に
接続され、これを構成する透明導電膜d2と一体的に形
成される。透明導電膜ITO1はITOのスパッタリン
グ膜によって形成され、その厚さは300〜3000Å
(本実施例では1400Å程度)である。
ゲートラインGLは、単層の導電膜g1で形成される。
導電膜g1としては厚さ600〜1500Å(本実施例
では、1200Å程度)のスパッタリングで形成された
クロム(Cr)膜が用いられる。導電膜g1も,第1導
電膜d1同様、Cr以外の高融点金属あるいは高融点金
属の合金でも良い。 《データラインDL》図1に示すように、データライン
DLは、透明ガラス基板SUB1上のゲート絶縁膜GI
の上に形成される。そして、データラインDLは、ほぼ
同一平面パターンを有するi型半導体層AS,N型半導
体層d0,第1導電膜d1、及び透明導電膜d2である
透明導電膜の積層構造となっている。これら層または膜
のうち主として電気伝導に寄与し、信号を伝達する機能
を有するのは導電膜d1と導電膜d2である。
液晶層LCの容量の減衰やTFTのオフ時の電圧低下を
防止する働きがあり、各画素に形成される。図3に示す
ように、各画素における保持容量Caddは、同じ画素
内のTFTが形成されたゲートラインGLとは隣合った
前段のゲートラインGLと,画素電極との交差領域に、
両者の間にゲート絶縁膜GIを挟んで形成される。
dd》図1に示すように遮光電極SKDはTFT基板TF
TSUBの透明ガラス基板SUB1上にゲートラインGLを構成
する導電膜g1と同じ導電膜で形成される。一方、図2
に示すように、角型保持容量TCaddはゲートライン
GLの凸型部と画素電極との交差領域に、両者の間にゲ
ート絶縁膜GIを挟んで形成される。
addは、平面構造上図2に示すようにドレインライン
DLに沿って画素電極とオーバラップするように形成さ
れる。一方、遮光電極SKDは、断面構造的には図1に
示すようにデータラインDLとゲート絶縁膜GIによっ
て絶縁分離されている。
dは、1画素の面積に対する画素電極の面積の割合、す
なわち開口率を向上させ、表示パネルの明るさを向上さ
せる機能を有する。図1に示した表示パネルにおいて、
バックライトは対向基板OPSUB側あるいはTFT基
板TFTSUB側のいずれかに設置される。以下では、便宜上
バックライトは対向基板OPSUB側に設けられ、TF
T基板TFTSUB側から観察するとする。照射光はガラス基
板SUB2を透過し、ガラス基板SUB2の液晶層LC
側の表面にクロム(Cr)膜によって形成された遮光膜
BMの間隙を通って液晶層に入射する。この入射光は対
向基板OPSUBに形成された透明共通電極ITO2と
TFT基板に形成された画素電極との間に印加される電
圧によって制御される。
合、遮光膜BMがない時には、データラインDLと遮光
電極SKDの間隙(図1のL1)を電圧で制御されない
漏光(非制御光)が通過し、表示のコントラストが低下
する。また、データラインDLと画素電極の周辺部は同
じゲート絶縁膜GI上に形成されており、両者のショー
トによる点欠陥を防止するため、データラインDLと画
素電極を所定の距離L4だけ離しておく必要がある。ま
た、TFT基板TFTSUBと対向基板OPSUBの間隔は5
μmと大きいため、前記遮光膜BMとデータラインDL
の間隙との合わせ距離L2は対向する所定の距離が必要
である。一方、遮光電極SKDはデータラインDLとゲ
ート絶縁膜GIにより絶縁分離されているのでショート
の可能性が小さく、L4より小さく設定できる。従っ
て、遮光電極SKDがない場合に必要な遮光膜BMと画
素電極との合わせマージンL3を遮光電極がデータライ
ンDLに近づいた分だけ開口率が向上する。
Dと同様の作用により開口率向上に寄与する。そして、
さらに次のような効果も有する。すなわち、TCadd
はゲートラインGLの凸型部に形成されているので、そ
の凸型部の静電シールド効果により、データラインDL
の電圧変化が画素容量(画素電極と対向基板に形成され
た透明導電膜ITO2、及びその間に挾持された液晶層
とで形成される容量)に与える静電的な影響を低減でき
る働きがある。
T基板TFTSUBの薄膜トランジスタTFTを形成した側の
表面は、画素電極の中央部、及び後述のようにTFT基
板の周辺部に設けられたゲート端子部及びドレイン端子
部などを除いて保護膜PSV1で覆われる。画素電極上
部で保護膜PSV1を開口させることにより、この部分
での保護膜による光吸収がなくなり、表示パネルの透過
率すなわち明るさを向上させることができる。
FTを湿気等から保護するために形成される。保護膜P
SV1は、例えばプラズマCVDにより、厚さ2000
Å〜8000Åの酸化シリコン膜や窒化シリコン膜で形
成される。
上のゲートラインGLの終端部付近から外部の駆動回路
との接続部分であるゲート端子GTMまでの部分の平面
図、図5は図4の5−5線における断面図である。
構成する導電膜g1とデータラインDLを構成する第1
導電膜d1及び透明導電膜d2との積層膜からなってお
り、透明導電膜d2が外界に露出している。ITOから
なる透明導電膜は第1導電膜d1及びその下部の導電膜
g1のCrを外界の雰囲気から保護する。ゲート端子G
TMの透明導電膜は、画素電極やデータラインを構成す
る透明導電膜ITO1と同時に形成される。また、導電
膜g1よりも第1導電膜d1が、第1導電膜d1より透
明導電膜d2の方が大きめのパターンになっている。こ
れは、ゲート絶縁膜GI加工後に、第1導電膜d1と同
じCrで構成させた導電膜g1の消失を防止するため
と、薬品,水分等が浸入し、Crからなる導電膜g1及
び第1導電膜d1が腐食されることを防止するためであ
る。本構造では、保護膜PSV1以外で外界に露出して
いる部分は透明導電膜ITO1(d2)のみである。IT
Oはその名のように、酸化物であり、腐食の原因となる
酸化反応には著しく強い。従って、上述の構造は信頼性
が高い。
においては、ゲート端子GTMを構成する金属導電膜を
ITOで被覆することによって歩留まり、信頼性を向上
させることができる。その点から、ITOである透明導
電膜d2の下部のゲート絶縁膜GIはd2形成以前に開
口されていなければならない。また、前述のように、I
TO下部の段差部におけるi型半導体層AS,ゲート絶
縁膜GIは、良好なテーパ形状に加工されていなければ
ならない。
板上のデータラインDLの終端部付近から外部の駆動回
路との接続部分であるドレイン端子DTMまでの部分の
平面図であり、図7は図6の7−7線における断面図で
ある。
GTMの場合と同じ理由により、データラインDLを構
成するCrからなる第1導電膜d1と透明導電膜からな
る透明導電膜d2の2層で形成されている。透明導電膜
d2は第1導電膜より広めのパターンで形成されてい
る。また、ドレイン端子部では外部回路との接続を行う
ために、保護膜PSV1は除去されている。
示す平面図である。TFT基板TFTSUB(SUB1)の周
辺部では各ゲートラインに対応して複数のゲート端子G
TMが並べて配置され、ゲート端子群Tgを構成する。
同様に、各データラインに対応して複数のドレイン端子
DTMが並べて配置され、ドレイン端子群Tdを構成す
る。また、図8のINJはTFT基板TFTSUBと対向基板
OPSUBを貼り合わせるためのシールパターンSLが
形成されない部分で、両基板の貼り合わせ後、ここより
液晶が封入される。
に、透明ガラス基板SUB2の一方の面には遮光膜B
M,赤,緑,青のカラーフィルタFIL,保護膜PSV
2,共通透明画素電極ITO2及び配向膜OPRI2が
順次積層して設けられている。また、透明ガラス基板SU
B2の他方の面には偏光板POL2が貼り合わされてお
り、この偏光板POL2とTFT基板TFTSUBのTFTが
形成されていない面に貼り合わされた偏光板POL1とで透
過光を偏光する。
で形成され、表示パネルの非制御領域を遮光すると同時
に、各画素の周囲を額縁状に囲み、コントラストを向上
させるブラックマトリクスの役目も果たす。
述した液晶表示装置のTFT基板TFTSUBの製造方法を図
9〜図16を用いて説明する。図9は製造工程の流れを
各工程の名称を用いてフローチャートとしてまとめたも
のである。関連のある複数のサブ工程をまとめてそれに
(A),(B),(C)などと記号を付けてある。この
(A)から(G)までの各々の工程を構成するサブ工程
終了後の最終断面構造が図10〜図16に対応する。こ
れらの図は、TFT基板の薄膜トランジスタと画素電極
および保持容量の接続部付近(図3の断面図と対応)の
断面図である。なお、図9の工程(H)終了後の対応す
る断面構造は図3である。工程(A),(C),(D),
(F),(H)のサブ工程にはそれぞれ写真(ホト)処理
工程が含まれている。ここで、ホト処理工程とは本発明
ではホトレジストの塗布からマスクを使用した選択露光
を経てそれを現像するまでの一連の作業を示すものとす
る。図9から明らかなように、本発明におけるTFT基
板は5回のホト処理工程を経て製造される。
トを経てa−Siエッチする直前の各薄膜の断面形状を
より実際に近い形で描いた図であり、図18は同様に図
9の工程(F)のITOスパッタ後の実際に近い断面形
状である。以下、各工程を順を追って説明する。
方面上全面にCr膜をスパッタリングにより形成する。
このCr膜上にホト処理(第1ホト)によって所定パタ
ーンのマスクを形成した後、Cr膜を選択的にエッチン
グし、所定パターンの導電膜g1を形成する(工程
(A),図10)。
に設けた導電膜g1上に、プラズマCVD装置により窒
化Si膜GI,i型非晶質Si膜AS,N型の非晶質S
i膜d0を順次形成する(工程(B),図11)。
成した後、SF6ガスを用い、画素領域となる部分のN
型半導体層d0(N型非晶質Si),i型半導体層AS
(i型非晶質Si),ゲート絶縁膜GI(窒化Si)を
エッチング除去する(工程(C),図12)。
上部に形成する。その後、このCr膜上にホト処理(第
3ホト)によって所定のパターンのマスクを形成した
後、Cr膜を選択的にエッチングして、所定のパターン
の導電膜d1を形成する。この際に、薄膜トランジスタ
TFTの部から延びた第1導電膜d1の端部は前記工程
で開口された透明ガラス基板SUB1上に形成される
(工程(D),図13)。次に、前記工程で形成された第
1導電膜d1のマスクを利用して、N型半導体層d0と
i型半導体層ASをSF6とBCl3の混合ガスで選択
的にドライエッチング除去する(工程(E),図1
4)。
スパッタリングにより設ける。ホト処理(第4ホト)に
よってマスク形成後、透明導電膜d2をHBr溶液によ
り選択的にエッチングし、透明導電膜ITO1などにI
TOパターンを残す(工程(F),図15)。
2をマスクとして、再度第1導電膜d1を選択的にエッ
チングし、さらにN型非晶質Siをエッチングすること
により、ソース電極SD1とデータラインDLを分離す
る(工程(G),図16)。次に、プラズマCVD装置
により窒化Si膜を設ける。ホト処理(第5ホト)によ
ってマスク形成後、窒化Si膜をエッチングし、画素電
極の中央部などの領域以外に保護膜PSV1を形成する
(工程(H),図3)。
17,図18を用いて説明する。本実施例の製造方法に
より、下部に存在する段差によって断線しやすいITO
を用いても、断線が生じない段差部分を作り出すことが
できる。
行った直後の断面構造を示す。第1導電膜d1上には、
マスクとして用いたホトレジストPRESが残されてい
る。まず、第1導電膜d1の下部の段差であるN型半導
体層d0,i型半導体層AS,ゲート絶縁膜GIの端部
はそれぞれ良好なテーパ形状となっている。これは、こ
の3層のテーパ形状はフッ素(F)を主成分とするガス
SF6で連続的にエッチングすることにより生じる。S
F6ガスに対するエッチング速度の比はガラス基板SU
B1を1とするとゲート絶縁膜GIが約20,i型半導
体層ASが80,N型半導体層d0が約160と、N型
非晶質Si>i型非晶質Si>窒化Si膜>ガラス基板
の順に大きい。従って、N型非晶質Si膜のエッチング
が完了し、i型非晶質Si膜がエッチングされ始める
と、上部のN型非晶質Si膜がサイドエッチングされ、
結果的にi型非晶質Si膜の端部が約70〜75度の角
度でテーパ(傾斜)状に加工される。また、i型非晶質
Si膜のエッチングが完了し、次に窒化Si膜がエッチ
ングされ始めると、上部のN型非晶質Si膜,i型非晶
質Si膜の順にサイドエッチされ、結果的に、i型半導
体層ASの端部が50度,ゲート絶縁膜GIの端部が2
0度の角度でテーパ加工される。これにより、上部に形
成される第1導電膜d1は、テーパがなく急峻な段差が
ある場合に比べて、断線の確率が低減される。また、こ
のテーパ部分をさらに第1導電膜d1で被覆すると、テ
ーパ上に形成された第1導電膜d1上面のテーパ角度は
約10度となる。
電膜d1自身の端部は、エッチング溶液に硝酸第2セリ
ウムアンモニウムに適量の硝酸を添加することにより、
約10度のテーパ角度となる。
PRESをマスクとして,保持容量部の導電膜g1上の
N型半導体層d0とi型半導体層ASを選択的にエッチ
ング除去する場合を考える。この時のドライエッチング
ガスは図中の矢印のように流れ、特に、第1導電膜d1
の端部では、ホトレジストPRES端部の下にまわり込
み、第1導電膜d1端部のテーパに沿ってガラス基板S
UB1へ至る。
被覆された後の断面形状を図18に示す。N型半導体層
d0,i型半導体層ASをゲート絶縁膜GIあるいはガ
ラス基板SUB1上で選択エッチングする場合、ドライ
エッチングガスとしてSF6とBCl3の混合ガスを用
いる。BCl3を添加することにより、ガラス基板のエ
ッチング速度を1とすると、窒化Si膜が5,i型非晶
質Si膜が80,N型非晶質Si膜が160となる。こ
のため、保持容量部のi型半導体層AS,N型非晶質S
i膜がエッチングされても窒化Si膜を良好な選択比で
残すことができる。この際、ゲート絶縁膜GIのエッチ
ング速度はi型半導体層ASのエッチング速度の1/4
程度と小さいので、i型非晶質Siがエッチングされる
際に、サイドエッチされ、保持容量部の窒化Si膜のテ
ーパ角度TH3は第1導電膜d1下部の窒化Si膜のテ
ーパ角度TH1の20度から15度と低減され、透明導
電膜d2を被覆する場合好適となる。また、第1導電膜
d1下部のガラス基板SUB1のエッチング速度は上述のよ
うに著しく小さく、その角度TH2は3度である。さら
に、図中には特に記載しないが、保持容量部の導電膜g
1端部上のCVD膜面上テーパ角度は、CVD膜の被覆
が良好であるため5度と小さい。上記効果は、透明ガラ
ス基板SUB1上にガラス基板と同等のフッ素系ガスに
対するドライエッチング速度を持つ絶縁膜、例えば、酸
化タンタル膜を形成してあっても、そこなわれることは
ない。
表示装置を実現できる。
5回のホトレジスト工程を含む簡略な工程で製造できる
ため、安価な液晶表示装置を提供することができる効果
がある。さらに、断線のしやすいITOからなる導電膜
下部の段差のテーパ角度をすべて10度以下と小さくす
ることができるため、ITOの断線を防止でき、製造時
の歩留まりを向上できる。
9,図20で説明する。図19は1画素の平面図であ
り、図20は図19の20−20線における断面図であ
る。
に示すように、開口率を向上させる構造としてフローテ
ィング電極となる遮光電極SKDを用いず、角型保持容
量TCaddを大きくし角型保持容量のみで遮光を行っ
ている点にある。このため、実施例1に比べて、データ
ラインDLの電圧変化をゲートラインGLの一部である
角型保持容量TCaddでシールドする効果が大きくな
る。そのため、画面の縦方向に画像が尾を引くように発
生する。いわゆる、シェーディングの発生を押さえるこ
とができる。
素電極の交差領域で決まる保持容量の値が増加し、ゲー
トラインGLに印加される走査電圧の遅延時間が大きく
なる。そこで、これに対処するため、図20に示すよう
に、ゲートラインGLの導電膜g1を実施例1のCrに
変えてAlを主成分とする低抵抗配線材料を使用する。
そして、ヒロック等の影響でゲート絶縁膜GIの絶縁耐
圧が低下するのを防止するため、そのAlの主表面を陽
極酸化して陽極酸化膜AOを形成する。このように、低
抵抗のAlを使用することにより、たとえ保持容量が増
加しても、走査電圧の遅延時間を大きくさせることな
く、画質の良好な画像を表示できる。
画質の優れた液晶表示装置を提供することができる。
の下部の段差部分で良好なテーパ形状が得られるため、
透明導電膜の断線を防止でき、製造時の歩留まりを向上
できる。
1,図22を用いて説明する。図21は1画素の平面図
を示し、図22は図21の22−22線における断面図
である。なお、図21の3−3線における断面構造は実
施例1の図1と同じである。
点は、ゲートラインGLと平行に新たに保持容量ライン
HLが形成され、この保持容量ラインHLと画素電極の
交差領域で保持容量Caddが形成されていることであ
る。このため、実施例1及び実施例2に比べて、ゲート
ラインGLの負荷である容量を低減できる。従って、ゲ
ートラインGLに印加された走査電圧の遅延時間を低減
できるので、実施例1と同様に、ゲートラインGLの導
電膜g1としてCr膜を用いても、大画面表示が可能に
なるという効果を有する。
はゲートラインGL同様に導電膜g1で形成される。ま
た、画素電極の下部のゲート絶縁膜GIは保持容量ライ
ンHLを挟んで、2つの開口部をもっている。また、保
持容量ラインHL上部のゲート絶縁膜GIの端部は、実
施例1同様、良好なテーパ形状となっており、透明電極
ITO1が断線することがない。
示画面が得られる液晶表示装置を提供することができ
る。
5回のホトレジスト工程を含む簡略な工程で製造できる
ため、安価な液晶表示装置及びその製造方法を提供する
ことができる。
部分での断線がなく、製造時の歩留まりが高い液晶表示
装置及びその製造方法を提供することができる。
面図である(図2の1−1線における断面図)。
辺部の各層の平面パターン図である。
板の薄膜トランジスタ,画素電極,保持容量付近の断面
図である(図2の3−3線における断面図)。
近辺を示す平面図である。
近辺を示す断面図である。
部近辺を示す平面図である。
部近辺を示す断面図である。
るための平面図である。
TSUBの製造方法を示すフローチャートである。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
る。
造方法によって加工された場合の薄膜トランジスタ及び
保持容量部の断面図である。
って成膜された場合の薄膜トランジスタ及び保持容量部
の断面図である。
周辺部の各層の平面パターン図である。
である。
周辺部の各層の平面パターン図である。
である。
イン(走査信号線)、DL…データライン(映像信号
線)、GI…ゲート絶縁膜、AS…i型半導体層、d0
…N型半導体層、SD1…ソース電極、ITO1…透明
導電膜、g…導電膜、d1…第1導電膜、d2…透明導
電膜、TFT…薄膜トランジスタ、TFTSUB…TFT基
板、OPSUB…対向基板、PSV…保護膜、GTM…
ゲート端子、DTM…ドレイン端子、SKD…遮光電
極、Cadd…保持容量、LC…液晶層、BM…遮光
膜。
Claims (8)
- 【請求項1】第1の基板と該第1の基板に対向して配置
された第2の基板、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に充填された液
晶層、 前記第1の基板の前記液晶層側表面の上部に形成された
複数のゲートライン、 前記第1の基板及び前記複数のゲートラインの上部に形
成された絶縁膜、 前記絶縁膜の上部に前記複数のゲートラインと交差する
ように形成された複数のデータライン、及び 前記複数の
ゲートラインの互いに隣接する一対と前記複数のデータ
ラインの互いに隣接する一対とに囲まれ且つ該一対のゲ
ートラインの一方に接続されたゲート電極と該一対のデ
ータラインの一方に接続されたドレイン電極とを有する
薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタのソース電極
の上面に接続された画素電極が夫々設けられた複数の画
素領域を備え、 前記複数の画素領域の各々には前記絶縁膜の開口が前記
画素電極の前記一対のゲートライン及び前記一対のデー
タラインに沿う周縁の内側に夫々形成され、且つ該画素
電極の該一対のデータラインに沿う周縁の両側には該絶
縁膜により該画素電極と分離された遮光電極が夫々設け
られていることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】前記遮光電極は、これに隣接する前記一対
のデータラインの一つと前記絶縁膜の開口との間に形成
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】前記遮光電極は、前記一対のゲートライン
と同じ層に形成され且つ該一対のゲートラインの前記一
方と電気的に分離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4】前記遮光電極は、前記一対のゲートライン
と同じ層に形成され且つ該一対の ゲートラインの他方に
電気的に接続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5】第1の基板と該第1の基板に対向して配置
された第2の基板、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に充填された液
晶層、 前記第1の基板の前記液晶層側の表面上部に形成された
複数のゲートライン、 前記第1の基板及び前記複数のゲートラインの上部に形
成された絶縁膜、 前記絶縁膜の上部に前記複数のゲートラインと交差する
ように形成された複数のデータライン、及び 前記複数の
ゲートラインの互いに隣接する一対と前記複数のデータ
ラインの互いに隣接する一対とに囲まれ且つ該一対のゲ
ートラインの一方に接続されたゲート電極と該一対のデ
ータラインの一方に接続されたドレイン電極とを有する
薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタのソース電極
の上面に接続された画素電極が夫々設けられた画素領域
を備え、 前記画素領域内において、前記画素電極の下部には前記
絶縁膜の開口が形成され、前記絶縁膜の開口は該絶縁膜
により該画素電極と分離され且つ該画素電極と交差する
保持容量線により前記一対のゲートラインの前記一方側
と該一対のゲートラインの他方側とに分離され、且つ該
一対のゲートラインの該他方側に形成された該絶縁膜の
開口の輪郭は該画素電極の輪郭の内側にあることを特徴
とする液晶表示装置。 - 【請求項6】第1の基板と該第1の基板に対向して配置
された第2の基板、 前記第1の基板と前記第2の基板との間に充填された液
晶層、 前記第1の基板の前記液晶層側の表面上部に形成された
複数のゲートライン、 前記第1の基板及び前記複数のゲートラインの上部に形
成された絶縁膜、 前記絶縁膜の上部に前記複数のゲートラインと交差する
ように形成された複数のデータライン、及び 前記複数の
ゲートラインの互いに隣接する一対と前記複数のデータ
ラインの互いに隣接する一対とに囲まれ且つ該一対のゲ
ートラインの一方に接続されたゲート電極と該一対のデ
ータラインの一方に接続されたドレイン電極とを有する
薄膜トランジスタ及び該薄膜トランジスタのソース電極
の上面に接続された画素電極が夫々設けられた画素領域
を備え、 前記画素領域内において、前記画素電極の下部には前記
絶縁膜により該画素電極と隔てられた保持容量線が前記
一対のデータラインと夫々交差して延び且つ該絶縁膜に
は開口が該保持容量線により隔てられて夫々形成され、
前記一対のゲートラインの他方と前記保持容量線との間
に形成された前記絶縁膜開口は前記画素電極の内側にあ
ることを特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項7】前記一対のゲートラインの前記一方と前記
保持容量線との間に形成された前記絶縁膜の開口は、前
記画素電極の該一対のゲートラインの該一方及び前記一
対のデータラインに沿う周縁の内側に形成されているこ
とを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の液晶表示
装置。 - 【請求項8】前記絶縁膜は、前記薄膜トランジスタのゲ
ート絶縁膜と同じ層として形成されていることを特徴と
する請求項1乃至7のいずれかに記載の液晶表示装置。
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