JP4101892B2 - 液晶表示素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶表示素子に関し、特に、液晶表示素子を構成する薄膜トランジスタのバス配線の幅を狭くして表示電極の開口率を向上する液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示素子の従来例を図４ないし図６を参照して説明する。
図４の断面は図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示し、図５の断面は図６におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す。図６は、ゲートバス１８、ソースバス１９、表示電極１５および薄膜トランジスタ１６の配置を説明する図である。
【０００３】
ソースバス１９は、図４Ｄに示される如く、透明導電層１９Ａと、この透明導電層１９Ａの上面に形成した高融点金属層１９Ｂと、高融点金属層１９Ｂの上面に形成した高導電性金属層１９Ｃの三層構造より成る。ゲートバス１８は、図５Ｄに示される如く、ゲートバス用端子１８Ａを透明導電層により形成し、この透明導電層より成るゲートバス用端子１８Ａの内端側上面に高融点金属層１８Ｂを形成し、この高融点金属層１８Ｂの上に絶縁層２３に形成した窓を介して高導電性金属層より成るソースバス１８を形成して構成される。なお、高導電性金属層１９Ｃはソースバス１９を形成する透明導電層に対して高融点金属層１９Ｂを介して接続されることとなり、高融点金属層１９Ｂは熱に対して安定であるところから、高導電性金属層１９Ｃと高融点金属層１９Ｂと間の接合部分および高融点金属層１９Ｂと透明導電層１９Ａとの間の接合部分における接触抵抗の変化は生ぜず、長期に亘って接触抵抗を低く維持することができる。
【０００４】
次に、液晶表示素子の製造工程を説明する。
（工程１）
先ず、透明基板１１の一方の面のソースバス１９を形成すべき位置に図４Ａに示される如く透明導電層１９Ａを形成する。この透明導電層１９Ａを形成する工程において、表示電極１５および図５Ａに示されるゲートバス用端子１８Ａをも同時に形成する。更に、ソース電極用配線１９Ｅも同時に透明導電層により形成される。即ち、ソース電極用配線１９Ｅは、ソースバス用の透明導電層１９Ａが透明基板１１の端辺部まで延長して形成され、その端部を端子として利用する。
【０００５】
（工程２）
ソースバス用の透明導電層１９Ａ、ゲートバス用の透明導電層１８Ａおよび表示電極１５を形成すると、次の工程においては、図４Ｂに示される如くソースバス用の透明導電層１９Ａの上に高融点金属層１９Ｂを被着形成すると共に、図５Ｂに示される如くゲートバス用端子１８Ａの内端側にも高融点金属層１８Ｂを形成する。この高融点金属層１９Ｂおよび１８ＢはクロムＣｒにより構成することができる。
【０００６】
（工程３）
高融点金属層１９Ｂおよび１８Ｂを形成した後、透明基板１１の全面に絶縁層２３を被着形成する。
（工程４）
この絶縁層２３を必要部分を残してエッチングにより除去する。このとき、同時にソースバス１９の一層を構成する高融点金属層１９Ｂの上面の絶縁層２３をも長さ方向に除去して窓１９Ｄを形成すると共に、ゲートバス用端子１８Ａの内端に接して形成した高融点金属層１８Ｂの上部の絶縁層２３をも除去して窓１８Ｃを形成する。ソースバス１９上に形成する窓１９Ｄは、図６に示される如くゲートバス１８と交差する部分には形成しない。この様に窓１９Ｄおよび窓１８Ｃを形成し、ソースバス１９の一層を構成する高融点金属層１９Ｂと、ゲートバス用端子１８Ａに接触して形成した高融点金属層１８Ｂが露出される。
【０００７】
（工程５）
絶縁層２３の不要部分を除去した後、ゲート電極材料と同一の高導電性金属材料であるアルミニウムを絶縁層２３上に蒸着或はスパッタリングする。
（工程６）
蒸着或はスパッタリングの不要部分をエッチング除去してゲートバス１８および高導電性金属層１９Ｃを形成する。即ち、図５Ｄに示される如く、ゲートバス１８は高導電性金属層により構成され、窓１８Ｃを介して高融点金属層１８Ｂに接続される。そして、図４Ｄに示される如く、ソースバス１９は絶縁層２３に形成される窓１９Ｄを介して高融点金属層１９Ｂの上に高導電性金属層１９Ｃが形成される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
大画面液晶表示素子において信号遅延或は輝度傾斜を少なくするに、バス配線特にソースバス配線の抵抗を小さくすることが要請される。大画面液晶表示装置においてトップゲート型ＴＦＴを形成する場合、上述した通りゲートバスはその配線材料としてアルミニウムを使用することができるところから低抵抗の配線とすることができる。これに対して、ソースバス配線は上面にゲート絶縁膜が被覆形成されてその下層に位置することから、ソースバス配線材料としてアルミニウムを使用すると、ゲート絶縁膜に対してアルミニウムの原子或はイオンのマイグレーション或はヒロックといわれるアルミニウム表面に凹凸の生ずる現象に起因する悪影響を及ぼすという問題が生じ、配線材料としてアルミニウムを使用してソースバス配線を形成することはできない。この問題を解消するために、上述した従来例においては、ソースバス配線上面を被覆しているゲート絶縁膜をゲートバスに接触すべき領域を除いて長さ方向に除去し、このゲート絶縁膜２３が除去された領域にゲートバス材料と同様の高導電性金属材料であるアルミニウムを蒸着或はスパッタリングしてソースバスにスタックする構成を採用してソースバス配線の抵抗値を小さくしている。
【０００９】
しかし、この従来例において、ソースバス配線は、表示電極形成時に同時に形成される都合上、透明導電層を形成する材料であるＩＴＯにより形成され、その上面にクロム、モリブデン、タンタル或はモリブデンとタンタルの合金より成る高融点金属層を被着形成し、更にその上面にアルミニウムより成る高導電性金属層を形成して構成される。即ち、一例としてＡｌ／Ｃｒ／ＩＴＯの３層構造を構成しているが、各層を形成するこれらの材料はそのエッチング条件を異にしているところから、各材料間に仕上がり寸法にバラツキが生じ、或は各層相互間において重ね合わせ具合いにバラツキが生ずる。これらのバラツキを見込んでバス配線自体の幅とバス配線相互間の間隔を設計する必要があり、その分だけ表示電極の開口率を圧迫低下していた。
【００１０】
この発明は、上述の問題を解消した液晶表示素子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
透明基板１１内面に透明導電層により表示電極、ソースバスおよびソース電極用配線１９Ｔ、ゲートバスを形成し、ＴＦＴ部を形成した液晶表示素子において、表示電極１５のパターン、ＴＦＴ部１６のソース電極１９Ｓのパターン、ＴＦＴ部１６のドレイン電極１５Ｄ、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの最下層１９ＦをＩＴＯにより形成し、モリブデン、クロムモリブデン合金その他のアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくする高融点金属材料によりソース電極用配線１９Ｔの最下層１９Ｆ上面に高融点金属層１９Ｂ’をエッチング形成し、ＴＦＴ部１６に半導体層を形成し、
ＴＦＴ部１６上面およびゲートバス１８が形成されるべき領域に絶縁膜２３を形成し、絶縁膜２３上面にアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層より成るゲートバス１８のパターンを形成すると共にゲート電極１８Ｄを形成し、更に、同一高導電性金属層より成るソースバス１９のパターンをソース電極用配線１９Ｔの高融点金属層１９Ｂ’上面に亘ってエッチング形成し、形成された金属層のパターンの露出表面を陽極酸化或は絶縁膜２０により被覆した液晶表示素子を構成した。
【００１２】
そして、透明基板内面に透明導電層により表示電極、ソースバスおよびソース電極用配線、ゲートバスを形成し、ＴＦＴ部を形成した液晶表示素子において、表示電極１５のパターン、ＴＦＴ部１６のソース電極１９Ｓのパターン、ＴＦＴ部１６のドレイン電極１５Ｄ、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの最下層１９ＦをＩＴＯにより形成し、モリブデン、クロムモリブデン合金その他のアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくする高融点金属材料によりソースバス１９の下層１９Ｂのパターンを形成すると共に、ソース電極用配線１９Ｔの高融点金属層１９Ｂ’を形成し、ＴＦＴ部１６に半導体層を形成し、ＴＦＴ部１６上面およびゲートバス１８が形成されるべき領域に絶縁膜２３を形成し、上述した高融点金属層およびアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層より成る２重金属層により絶縁膜２３上面にゲートバス１８のパターンをエッチング形成すると共にゲート電極１８Ｄをエッチング形成し、更に高融点金属層より成るソースバスの下層１９Ｂのパターン上面にこの２重金属層より成るソースバス１９の上層１９Ｕのパターンをエッチング形成し、形成された金属層のパターンの露出表面を陽極酸化或は絶縁膜２０により被覆した液晶表示素子を構成した。ここで、ソース電極用配線１９ＴはＩＴＯ層１９Ｆ単層とした液晶表示素子を構成した。
【００１３】
また、透明基板内面に透明導電層により表示電極、ソースバスおよびソース電極用配線、ゲートバスを形成し、ＴＦＴ部を形成した液晶表示素子において、表示電極１５のパターン、ＴＦＴ部１６のソース電極１９Ｓのパターン、ＴＦＴ部１６のドレイン電極１５Ｄ、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの最下層１９Ｆを構成する一層をＩＴＯにより形成し、ＴＦＴ部１６に半導体層を形成し、ＴＦＴ部１６上面およびゲートバス１８が形成されるべき領域に絶縁膜２３を形成し、アルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層およびアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくするモリブデン、クロムモリブデン合金その他の高融点金属材料より成る高融点金属層の２重金属層により絶縁膜２３上面にゲートバス１８のパターンをエッチング形成すると共にゲート電極１８Ｄをエッチング形成し、ソースバスを２重金属層により構成した液晶表示素子を構成した。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１および図２に示される第１の実施例を参照して説明する。図１は液晶表示素子の一部の平面図であり、図２（ａ）は図１におけるＡ−Ｂ線に沿った断面図、図２（ｂ）は図１におけるＣ−Ｄ線に沿った断面図、図２（Ｃ）は図１におけるＥ−Ｆ線に沿った断面図である。図２において、都合により、左下がりの斜線により示される領域はアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層の単層により構成される領域、或は高導電性金属層とエッチング条件を同じくするモリブデン、クロムモリブデン合金その他の高融点金属材料より成る高融点金属層および高導電性金属層の２重金属層により構成される領域を示すものとする。
【００１５】
（工程１）
透明基板１１の一方の面に透明導電材料であるＩＴＯを被着形成する。
（工程２）
透明基板１１の一方の面に被着形成されたＩＴＯにフォトリソグラフィ技術を適用し、表示電極１５のパターン、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極１９Ｓのパターンを同時に形成する。１５Ｄは表示電極１５の一部であり、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極を構成する。更に、図２（ｂ）に示される如く、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの最下層１９Ｆをも同時に形成する。
【００１６】
（工程３）
ソースバスの配線材料であるモリブデン、クロムモリブデン合金その他のアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくする高融点金属材料により高融点金属層を被着形成する。
（工程４−１）
工程４−１において、ソースバス１９の下層１９Ｂのパターンは形成せず、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９ＴのＩＴＯより成る最下層１９Ｆ上面には高融点金属層１９Ｂ’を形成する。
【００１７】
（工程５）
工程４に続いて、半導体層を被着形成する。
（工程６）
半導体層にフォトリソグラフィ技術を適用し、ＴＦＴ部１６のみに半導体層をエッチング形成する。
【００１８】
（工程７）
窒化珪素ＳｉＮｘの如き絶縁膜を被着形成する。
（工程８）
特に、図２（ｃ）を参照するに、絶縁膜にフォトリソグラフィ技術を適用し、ＴＦＴ部１６上面にゲート絶縁膜をエッチング形成する。後でゲートバス１８が形成されるべき領域にも絶縁膜２３を同時にエッチング形成する。但し、ＴＦＴ部１６上面のソース電極１９Ｓおよびドレイン電極１５Ｄの電極端子を構成するところはフォトリソグラフィにより除去する。
【００１９】
（工程９−１）
ゲートバスの配線材料であるアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層を被着形成する。
（工程１０−１）
工程９−１により被着形成された高導電性金属層にフォトリソグラフィ技術を適用し、絶縁膜２３上面にゲートバス１８のパターンをエッチング形成すると共にゲート電極１８Ｄを形成する。これと同時に、透明基板１１の上面にソースバス１９のパターンもエッチング形成する。更に、ソースバス１９は工程４−２において形成されたソース電極用配線１９Ｔの高融点金属層１９Ｂ’上面にも形成する。
【００２０】
以上の通り、ゲートバス１８をエッチング形成する時に、同時にアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層単層のソースバスをもエッチング形成される。なお、Ａ−Ｂ断面部分にＩＴＯ層は形成されていない。
（工程１１）
工程１０終了後、形成された金属層のパターンの露出表面を陽極酸化するか、或は絶縁膜により被覆する。この陽極酸化或は絶縁膜の被覆により、アルミニウム或はアルミニウム合金上面とコモン電極との間の導電性異物によるショートを回避することができる。
【００２１】
次いで、第２の実施例について説明する。
（工程１）
透明基板１１の一方の面に透明導電材料であるＩＴＯを被着形成する。
（工程２）
透明基板１１の一方の面に被着形成されたＩＴＯにフォトリソグラフィ技術を適用し、表示電極１５のパターン、薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極１９Ｓのパターンを同時に形成する。１５Ｄは表示電極１５の一部であり、薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極を構成する。更に、図２（ｂ）に示される如く、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの最下層１９Ｆをも同時に形成する。
【００２２】
（工程３）
ソースバスの配線材料であるモリブデン、クロムモリブデン合金その他のアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくする高融点金属材料により高融点金属層を被着形成する。
（工程４−２）
工程３により形成された高融点金属層にフォトリソグラフィ技術を適用し、ソースバス１９の下層１９Ｂのパターンを形成する。これと同時に、図２（ｂ）に示される如く、ソース電極１９Ｓから延伸するソース電極用配線１９Ｔの高融点金属層１９Ｂ’も同時に形成する。
【００２３】
（工程５）
工程４に続いて、半導体層を被着形成する。
（工程６）
半導体層にフォトリソグラフィ技術を適用し、ＴＦＴ部１６のみに半導体層をエッチング形成する。
【００２４】
（工程７）
窒化珪素ＳｉＮｘの如き絶縁膜を被着形成する。
（工程８）
特に、図２（ｃ）を参照するに、絶縁膜にフォトリソグラフィ技術を適用し、ＴＦＴ部１６上面にゲート絶縁膜をエッチング形成する。後でゲートバス１８が形成されるべき領域にも絶縁膜２３を同時にエッチング形成する。但し、ＴＦＴ部１６上面のソース電極１９Ｓおよびドレイン電極１５Ｄの電極端子を構成するところはフォトリソグラフィにより除去する。
【００２５】
（工程９−２）
アルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくするモリブデン、クロムモリブデン合金その他の高融点金属材料より成る高融点金属層およびアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層の２重金属層を被着形成する。
【００２６】
ここで、ゲートバスの配線材料であるアルミニウム合金としては、アルミニウム銅合金、アルミニウムニッケル合金、アルミニウムタングステン合金を採用する。
（工程１０−２）
工程９−２により被着形成された高融点金属層および高導電性金属層より成る２重金属層にフォトリソグラフィ技術を適用し、絶縁膜２３上面にゲートバス１８のパターンをエッチング形成すると共にゲート電極１８Ｄを形成する。これと同時に、工程４−２により形成された高融点金属層より成るソースバスの下層１９Ｂのパターン上面にもこの２重金属層より成るソースバス１９の上層１９Ｕのパターンをエッチングしてスタック形成する。
【００２７】
以上の通り、ゲートバス１８をエッチング形成する時に、同時にソースバスの下層１９Ｂにスタックした上層１９Ｕもエッチング形成される。この場合、ソースバスの下層１９Ｂに後からスタックして形成された上層１９Ｕの内の下層１９Ｂからはみ出した部分も同時にエッチング除去され、結局、ソースバス１９の配線幅はゲートバスのエッチング形成時に所要の寸法に規定する。
【００２８】
（工程１１）
工程１０終了後、形成された金属層のパターンの露出表面を陽極酸化するか、或は絶縁膜により被覆する。この陽極酸化或は絶縁膜の被覆により、アルミニウム或はアルミニウム合金上面とコモン電極との間の導電性異物によるショートを回避することができる。
【００２９】
以下、その他の実施例について説明する。
工程１および工程２において同時にソースバス１９を構成する一層をＩＴＯにより形成する。そして、工程１０において、ＩＴＯ層の幅と比較してアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層およびアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくするモリブデン、クロムモリブデン合金その他の高融点金属材料より成る２重金属層の幅を広く設定し、ソースバス１９をこの２重金属層／ＩＴＯのスタックにより構成する。これにより高融点金属材料より成るスタック層が断線してもＩＴＯ層によりソースバス自体の断線は防止することができる。この構成のソースバス１９は、ソースバスの内のアルミニウム或はアルミニウム合金をスタックすることができないゲートバスと交差する部分に着目すると断線を防止する見地から好適なソースバスということができる。
【００３０】
更に、ソース電極用配線１９Ｔの高融点金属層１９Ｂ’は、ＩＴＯ層１９Ｆの幅或は厚さが大きくバス抵抗が小さい場合は、これを形成せず省略してＩＴＯ層１９Ｆ単層とすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
ここで、図３を参照するに、図３（ａ）はＩＴＯ／ＭＯのスタック構造のソースバス断面を示す。図３（ｂ）はＡｌを更にスタックしてＩＴＯ／ＭＯ／Ａｌの３層のスタック構造のソースバスの断面を示す。図３（ｃ）はこの発明によるソースバスの一例の断面を示す。
【００３２】
図３（ａ）のソースバスは、ソースバスの配線抵抗を減少せしめる必要上、ソースバスの配線幅をＷ1 とするものである。図３（ｂ）は高導電性金属層であるアルミニウムを更にスタックしてこれによりソースバスの配線抵抗を大きく減少せしめるものであり、これによりソースバスの配線幅をＷ1 と比較して狭いＷ2 に縮少することができる。
【００３３】
ところで、図３（ｃ）をも参照するに、先に形成されたソースバスの下層１９Ｂに対して上層１９Ｕを正確に重ね合わせてスタック形成することはできず、両層は長さ方向と直角の方向に相対的にずれｄ1 が形成される。上層１９Ｕとその上面に形成される高導電性金属層との間の位置関係についても同様に相対的にずれｄ2 が形成される。これらのずれを予め見込んでソースバスの配線幅を設計する必要があったのであるが、ゲートバスのエッチング工程においてこのソースバスのずれをエッチング除去することができるので、このずれを予め見込んだ設計をする必要はなく、その分だけソースバスの配線幅Ｗ3 は縮小されて表示電極の開口率の増大につながる。これにより、従来の液晶表示素子と同一のパネル表面輝度を維持しながらバックライト輝度を下げることができるので消費電力の抑制をもすることができ、大画面、高精細の液晶表示素子を実現することができる。
【００３４】
その上に、ソースバスを構成する金属層は、高導電性金属層とエッチング条件を同じくするモリブデン、クロムモリブデン合金その他の高融点金属材料より成るところから、ゲートバスと同時にエッチングして形成することができるので、このスタックによる製造工程数の増加はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の平面図。
【図２】実施例の断面図。
【図３】ソースバスの断面を示す図。
【図４】図６におけるＡ−Ａ線に沿った断面を示す図。
【図５】図６におけるＢ−Ｂ線に沿った断面を示す図。
【図６】従来例の平面図。
【符号の説明】
１１ 透明基板
１５ 表示電極
１５Ｄ ドレイン電極
１６ ＴＦＴ部
１８ ゲートバス
１８Ｄ ゲート電極
１９ ソースバス
１９Ｂ ソースバスの下層
１９Ｂ’高融点金属層
１９Ｆ ソース電極用配線の最下層
１９Ｓ ソース電極
１９Ｔ ソース電極用配線
１９Ｕ ソーススバスの上層
２０ 陽極酸化或は絶縁膜
２３ 絶縁膜

Claims (1)

1. 透明基板内面に透明導電層により表示電極、ソースバスおよびソース電極用配線、ゲートバスを形成し、ＴＦＴ部を形成した液晶表示素子において、表示電極のパターン、ＴＦＴ部のソース電極のパターン、ＴＦＴ部のドレイン電極、およびソース電極から延伸するソース電極用配線の最下層をＩＴＯにより形成し、モリブデン、クロムモリブデン合金その他のアルミニウム或はアルミニウム合金とエッチング条件を同じくする高融点金属材料によりソースバスの下層のパターンを形成すると共に、ソース電極用配線の高融点金属層を形成し、ＴＦＴ部に半導体層を形成し、ＴＦＴ部上面およびゲートバスが形成されるべき領域に絶縁膜を形成し、上述した高融点金属層およびアルミニウム或はアルミニウム合金より成る高導電性金属層より成る２重金属層により絶縁膜上面にゲートバスのパターンをエッチング形成すると共にゲート電極をエッチング形成し、更に高融点金属層より成るソースバスの下層のパターン上面にこの２重金属層より成るソースバスの上層のパターンをエッチング形成し、形成された金属層のパターンの露出表面を陽極酸化膜により被覆したことを特徴とする液晶表示素子。

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