JP4718717B2

JP4718717B2 - 携帯用情報機器

Info

Publication number: JP4718717B2
Application number: JP2001139282A
Authority: JP
Inventors: 舜平山崎; 英臣須沢; 幸治小野; 徹高山; 肇木村; 潤小山; 邦子脇田
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2021-05-09
Also published as: JP2002082353A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴという）で構成された回路を有する半導体装置（特に、液晶表示装置もしくは液晶表示装置を用いた携帯用情報機器）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話、モバイルコンピュータなどの携帯通信装置を使用したインターネットによる通信技術が急速に発展してきている。これまでのインターネットは企業や家庭において、パソコンに電話回線を接続してサーバーから情報提供を受けていた。
【０００３】
現在は、情報量が増え、一般の人の間でもインターネットや電子メールの送受信ができる携帯電話やＰＤＡ（携帯用情報機器）が普及し、情報の提供や交換が行える場所や時間に制限がなくなってきた。これらの携帯用情報機器の簡便さをさらに向上させるため、小型化、軽量化が求められている。
【０００４】
バッテリーでの駆動が基本となっている携帯用情報機器は、低消費電力である必要がある。このため、表示部には、最も電力を消費するバックライトを常時用いる必要がない反射型液晶表示装置を用いた携帯用情報機器が増えてきている。
【０００５】
しかし、液晶表示装置の作製工程は複雑で歩留りが悪いため、製造コストがかかってしまう。また液晶表示装置自体の価格が高いと、その液晶表示装置を用いた携帯用情報機器自体の価格も高くなってしまう。誰でも情報の提供や交換ができるようにするために、安価でさらに、持ち運びに便利な携帯用情報機器を提供する方法が求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
液晶表示装置は作製工程が複雑でコストがかかり歩留まりが悪いという問題があった。また、携帯用情報機器は低消費電力が求められるため、表示部に消費電力の高いバックライトを設ける必要のない反射型液晶表示装置を用いると、反射型液晶表示装置の暗所での視認性が悪いことが大きな問題になった。
【０００７】
本発明では、携帯用情報機器の表示部に適応するための視認性の高い液晶表示装置を工程を増やすことなく作製する方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、視認性に課題を有する反射型の液晶表示装置の作製工程において、有効画素領域を広げるために、ブラックマトリクスを用いることなくＴＦＴおよび画素間を遮光する画素構造を有することである。画素間を遮光するため、ゲート配線とソース配線を同じ絶縁膜上に形成し、画素電極をゲート配線またはソース配線と重ねて配置している。さらに、画素電極の表面が凹凸を有するような構造にして、光散乱性を向上させることができる。
【０００９】
また、ＴＦＴを遮光するための遮光膜として、対向基板上に着色層（赤色着色層、または赤色着色層と青色着色層の積層膜）をＴＦＴ基板のＴＦＴと重ねて配置している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、以下に説明する。
【００１１】
本発明は、表示部に図１に示すような反射型液晶表示装置およびフロントライトを表示部に用いた携帯用情報機器に関するものである。
【００１２】
携帯用情報機器の表示部に用いられる液晶表示装置としては、透過型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置がある。透過型液晶表示装置および反透過型液晶表示装置を用いた場合、バックライトが必要である。しかし、情報携帯端末のような低消費電力化が求められる携帯用情報機器に用いる液晶表示装置は、反射型液晶表示装置を用いることが好ましいとされている。
【００１３】
しかし、反射型液晶表示装置は、暗い場所で使用する場合には視認性に問題があるため、光源が必要になる。
【００１４】
また、表示部に用いた反射型液晶表示装置の作製工程において、通常と比較
してマスク数が少ないことを特徴としている。さらに、ソース配線と画素電極とが、層間絶縁膜を介して重なっており、半導体層とゲート電極との間にゲート絶縁膜、またゲート電極とゲート配線との間に層間絶縁膜を介して、半導体層とゲート電極とゲート配線とが重なっていることを特徴としている。このような構造にすることで、有効画素領域が広くなって視認性の向上につながる。
【００１５】
さらに、本発明の携帯用情報機器の表示部に用いられた液晶表示装置は、薄膜トランジスタを有しており、前記薄膜トランジスタは、半導体層に、チャネル形成領域、前記チャネル形成領域に接するｎ型不純物領域（ｂ）、前記ｎ型不純物領域（ｂ）に接するｎ型不純物領域（ａ）を有しており、
前記ゲート電極は第１の導電層および第２の導電層の積層からなり、
前記第１の導電層は、前記ｎ型不純物領域（ｂ）の一部と前記ゲート絶縁膜を介して重なり、前記第２の導電層は、前記チャネル形成領域と前記ゲート絶縁膜を介して重なっていることを特徴とする。
【００１６】
光源１７０２には、ＬＥＤまたは冷陰極管が用いられる。図２に示すように、光源１７０２は、導光板１７０１の側面に沿って配置され、光源１７０２の背後にはリフレクタ１７０３が設けられている。
光源１７０２は、２つの光源を対向して設けてもよい。ここで、本明細書中では、導光板の上面１７０１ｃとは、使用者に対面する側の平面、下面１７０１ｄとは、上面の対面側の面を指すこととする。また、光源１７０２、リフレクタ１７０３および導光板１７０１をあわせてフロントライトと呼ぶこととする。
【００１７】
また、導光板１７０１の材料としては、石英やホウケイ酸ガラス等の無機ガラス（屈折率１．４２〜１．７、透過率８０〜９１％）や、プラスチック材料（樹脂材料）を用いることができる。プラスチックとしては、メタクリル樹脂（代表的にはアクリルで知られるポリメチルメタクリレート：屈折率１．４９、透過率９２〜９３％）、ポリカーボネート（屈折率１．５９、透過率８８〜９０％）、ポリアリレート（屈折率１．６１、透過率８５％）、ポリー４―メチルベンテンー１（屈折率１．４６、透過率９０％）、ＡＳ樹脂［アクリロトリル・スチレン重合体］（屈折率１．５７、透過率９０％）、ＭＳ樹脂［メチルメタクリレート・スチレン重合体］（屈折率１．５６、透過率９０％）、これらの樹脂を混合した材料を用いることができる。
【００１８】
導光板の下面側には本発明によって作製された反射型液晶表示装置が配置され、反射型液晶表示装置の下面側にはアルミ膜等の反射板が配置される。また、図示していないが、駆動回路および画素部に形成されたＴＦＴに光源からの光もしくは外光が当たらないようにするため、対向基板側もしくは素子基板のＴＦＴ上にＢＭ（ブラックマトリクス）が形成されている。
【００１９】
本実施形態で用いた反射型液晶表示装置には、画素部１３０１および駆動回路１３０２が形成され、シール剤１３０６により対向基板１３０４が接着され、その間に液晶層１３０５が形成されている。
【００２０】
光源から照射された光は、リフレクタによって効率よく導光板の側面から内部に入射すると、表面に設けられた特殊なプリズム加工面で反射され、反射型液晶表示装置に入射・透過し、反射型液晶表示装置の下面に設けられた反射膜で反射した後、再び反射型液晶表示装置と導光板を透過した光が使用者の眼に到達する。
【００２１】
また、導光板の形状として、本出願人による特願平１１−２２７９７６号に記載されたような形状を採用してもよい。図２に示すように、導光板は直方体状の透明材料からなる平板であり、４つの側面とも短辺が長辺に比べて非常に短い長方形である直方体である。導光板の材料は上述したような材料でよい。この導光板の下面にコリメータシート１７０４が設けられている。
【００２２】
コリメータシート１７０４は、ベースフィルム１７０５とベースフィルム１７０５上に平行に配列された複数の柱状レンズ１７０６とでなる。図２（Ｃ）、（Ｄ）に示すように裁断面が等脚台形である多角形状である。なお、本明細書中では柱状レンズの側面の４つのうち、等脚台形の上底１７０６ｗが含まれる側面を上面１７０６ａとし、下底１７０６ｘが含まれる側面を下面１７０６ｂとし、脚１７０６ｙ、１７０６ｚが含まれる側面を側面１７０６ｃ、１７０６ｄとする。
【００２３】
コリメータシート１７０４において、柱状レンズ１７０６はベースフィルム１７０５に下面が接して配置されている。また、コリメータシート１７０４は上面１７０６ａが導光板１７０１の下面１７０１ｄに密着するように設けられている。ベースフィルム１７０５と反射型液晶表示装置は必ずしも密着させなくてもよいが、柱状レンズ１７０６と導光板１７０１はその間に他の媒介を介さずに密着させることが重要である。
【００２４】
ベースフィルム１７０５の材料にはＰＥＴ等の可視光の透過率が８０％以上の樹脂フィルムが好ましい。また、柱状レンズ１７０６の材料には導光板１７０１と同じく可視光に対する透過率（全光線透過率）が８０％、好ましくは８５％以上であって、屈折率が１．４〜１．７の範囲にある材料を選ぶ。上述した導光板１７０１の材料を用いればよい。
【００２５】
さらに、実施例１にしたがって作製された反射型液晶表示装置と特開平１１−１８４３８６号公報または特開平１１−２１８７５７号公報に記載されたフロントライトとを組み合わせて使用してもよい。
【００２６】
画素電極とソース配線とが重ねられて設けられたことで有効画素領域が広くなり、かつ効果的に光を散乱させることができる反射型液晶表示装置とフロントライトとを組み合わせて携帯用情報機器の表示部に利用することで、光利用効率をあげることができ、低消費電力な携帯用情報機器を得ることができる。
【００２７】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例でもってさらに詳細な説明を行う。
【００２８】
【実施例】
［実施例１］
本発明の携帯用情報機器の表示部に用いる反射型液晶表示装置の作製工程について図４〜６を用いて説明する。ここでは、画素部とその周辺に設けられる駆動回路のＴＦＴを同時に作製する方法について説明する。
【００２９】
まず、図４（Ａ）に示すように、ガラス基板１０１上に酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜からなる下地膜１０２を形成する。例えば、プラズマＣＶＤ法でＳｉＨ₄、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化シリコン膜１０２ａを１０〜２００nm（好ましくは５０〜１００nm）形成し、同様にＳｉＨ₄、Ｎ₂Ｏから作製される酸化窒化水素化シリコン膜１０２ｂを５０〜２００nm（好ましくは、１００〜１５０nm）の厚さに積層形成する。本実施例では下地膜１０２を２層構造として示したが、前記絶縁膜の単層膜または２層以上積層させた構造として形成してもよい。
【００３０】
次に、下地膜１０２の上に５０nmの厚さの非晶質シリコン膜を公知の成膜法で形成する。なお、非晶質シリコン膜に限定する必要はなく、非晶質構造を含む半導体膜（微結晶半導体膜を含む）であればよい。さらに非晶質シリコンゲルマニウム膜などの非晶質構造を含む化合物半導体膜でもよい。また、膜厚は２０〜１００nmの厚さであればよい。
【００３１】
そして、特開平７−１３０６５２号公報に記載の技術により非晶質シリコン膜を結晶化し、結晶質シリコン膜（多結晶シリコン膜もしくはポリシリコン膜ともいう）１０３を形成する。本実施例では、結晶化を促進する元素としてニッケルを用いている。もちろん、他の結晶化方法として公知のレーザ光を用いたレーザアニール結晶化法を用いれば、例えばポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）もしくはポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）といったプラスチック基板を用いることが可能になり、液晶表示装置を軽量化することができる。
【００３２】
次に、図４（Ｂ）に示すように、結晶質シリコン膜１０３を１回目のフォトリソグラフィ工程によりエッチングして島状の半導体膜１０４〜１０８を形成する。これらは後にＴＦＴの活性層となる半導体膜である。
【００３３】
ここで、本実施例では、半導体膜１０４〜１０８上に酸化シリコン膜からなる保護膜（図示せず）を１３０ｎｍの厚さに形成する。この保護膜は不純物を添加する際に結晶質シリコン膜が直接プラズマに曝されないようにするためと、微妙な濃度制御を可能にするために設ける。
【００３４】
ここで、本実施例では半導体膜１０４〜１０８に、半導体をｐ型半導体とする不純物元素（以下、ｐ型不純物元素という）を半導体膜１０４〜１０８に添加する。ｐ型不純物元素としては周期表の１３族に属する元素（典型的にはボロンもしくはガリウム）を用いることができる。このとき添加されるｐ型不純物元素の濃度は、１×１０¹⁵〜５×１０¹⁷/cm³（代表的には１×１０¹⁶〜１×１０¹⁷/cm³）とすればよい。この濃度で添加されたｐ型不純物元素はｎチャネル型ＴＦＴのしきい値電圧の調節に用いられる。
【００３５】
次に、半導体膜１０４〜１０８を覆ってゲート絶縁膜１０９を形成する。ゲート絶縁膜１０９としては、１０〜２００nm（好ましくは５０〜１５０nm）の厚さのシリコンを含む絶縁膜を用いればよい。これは単層構造でも積層構造でもよい。本実施例では１１５nm厚の窒化酸化シリコン膜を用いる。
【００３６】
次に、第１の導電膜１１０として３０nm厚の窒化タンタル膜を形成し、さらに第２の導電膜１１１として３７０nm厚のタングステン膜を形成する。これらの金属膜は、スパッタ法で形成すればよい。また、スパッタガスとしてＸｅ、Ｎｅ等の不活性ガスを添加すると応力による膜剥がれを防止することができる。また、タングステンターゲットの純度を９９．９９９９％とすることで、抵抗率が２０ｍΩｃｍ以下の低抵抗なタングステン膜を形成することができる。
【００３７】
次に、レジストマスク１１２〜１１７を形成し、第１の導電膜１１０および第２の導電膜１１１をエッチングする。なお、本明細書ではここで行うエッチング処理を第１のエッチング処理と呼ぶ。
【００３８】
本実施例では、ＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合型プラズマ）エッチング法を採用する。エッチングガスとしては、四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガスと塩素（Ｃｌ₂）ガスを用い、それぞれのガス流量比を２５／２５／１０（SCCM）とし、１Paの圧力でコイル型の電極に５００WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。基板側（試料ステージ）にも２０WのＲＦ（１３．５６ＭＨｚ）電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第１のエッチング条件によりＷ膜をエッチングして第１の導電層の端部をテーパー形状とする。
【００３９】
こうして第１のエッチング処理で、第１の形状の第１の導電膜１１９ａ〜１２４ａおよび第１の形状の第２の導電膜１１９ｂ〜１２４ｂが形成される。本実施例では、ゲート電極は第１の導電膜と第２の導電膜との積層構造である。ゲート絶縁膜１１８の第１の形状のゲート電極１１９〜１２４で覆われない領域は２０〜５０nm程度エッチングされ、薄くなった領域が形成される。
【００４０】
次いで、レジストからなるマスク１１２〜１１７を除去せずに第１のドーピング処理を行い、半導体層１０４〜１０８に半導体をｎ型半導体とする不純物元素（以下、ｎ型不純物元素という）を添加する。ドーピング処理は、イオンドープ法もしくはイオン注入法で行えばよい。ｎ型不純物元素としては、周期表の１５族に属する元素（典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ））を用いることができる。本実施例では、リン（Ｐ）を用いた。この場合、第１の形状のゲート電極１１９〜１２４がｎ型不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的にｎ型不純物領域（ａ）１２５〜１２９が形成される。ｎ型不純物領域（ａ）１２５〜１２９には１×１０²⁰〜１×１０²¹/cm³の濃度範囲でｎ型不純物元素が添加される。
【００４１】
次に、レジストからなるマスク１１２〜１１７を除去せずに第２のエッチング処理を行う。エッチングガスに四フッ化炭素（ＣＦ₄）ガス、塩素（Ｃｌ₂）ガスおよび酸素（Ｏ₂）ガスを用い、Ｗ膜を選択的にエッチングする。この時第２のエッチング処理により第２の形状の第２の導電層１１９ｄ〜１２４ｄを形成する。一方、第１の導電層１１９ａ〜１２４ａはほとんどエッチングされず、第２の形状の第１の導電層１１９ｃ〜１２４ｃを形成する。次いで、第２のドーピング処理を行って図５（Ａ）の状態を得る。ドーピングは第２の導電層１１９ｄ〜１２４ｄを不純物元素に対するマスクとして用い、第１の導電層のテーパー部下方の半導体層にｎ型不純物元素が添加されるようにドーピングする。こうして、第１の導電層と重なるｎ型不純物領域（ｂ）１３０〜１３４を形成する。この不純物領域へ添加されたリン（Ｐ）の濃度は、第１の導電層のテーパー部の膜厚にしたがって緩やかな濃度勾配を有している。なお、第１の導電層のテーパ−部と重なる半導体層において、第１の導電層のテーパー部の端部から内側に向かって若干、不純物濃度が低くなっているものの、ほぼ同程度の濃度である。また、ｎ型不純物領域（ａ）１２５〜１２９にもｎ型不純物元素が添加され、ｎ型不純物領域（ａ）１２５ａ〜１２９ａを形成する。
【００４２】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第３のエッチング処理を行う。この第３のエッチング処理では第２の形状の第１の導電層１１９ｃ〜１２４ｃのテーパー部を部分的にエッチングして、半導体層と重なる領域を縮小するために行われる。第３のエッチングは、エッチングガスにＣＨＦ₃を用い、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ法）を用いて行う。第３のエッチングにより、第３の形状の第１の導電層１１９ｅ〜１２４ｅが形成される。この時、同時にゲート絶縁膜１１８もエッチングされてゲート絶縁膜１１８ａが形成される。
【００４３】
上記第３のエッチングによって、第３の形状の第１の導電層１１９ｅ〜１２４ｅと重ならないｎ型不純物領域（ｂ：ＬＤＤ領域）１３０ａ〜１３４ａが形成される。なお、ｎ型不純物領域（ｂ：ＧＯＬＤ領域）１３０ｂ〜１３４ｂは、第３の形状の第１の導電層１１９ｅ〜１２４ｅと重なったままである。なお、ｎ型不純物領域（ｂ）および（ｃ）のｎ型不純物元素の濃度は１×１０¹⁷〜１×１０¹⁸/cm³程度である。
【００４４】
このようにすることにより、第３の形状の第１の導電層１１９ｅ〜１２４ｅと重なるｎ型不純物領域（ｂ：ＧＯＬＤ領域）１３０ｂ〜１３４ｂにおける不純物濃度と第３の形状の第１の導電層１１９ｅ〜１２４ｅと重ならないｎ型不純物領域（ｃ：ＬＤＤ領域）１３０ａ〜１３４ａとにおける不純物濃度の差を小さくすることができ、信頼性を向上させることができる。
【００４５】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク１３５〜１３７を形成して第３のドーピング処理を行う。この第３のドーピング処理により、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層にｐ型不純物元素が添加されたｐ型不純物領域１３９〜１４４を形成する。第３の形状の第２の導電層１２０ｆおよび１２３ｆを不純物元素に対するマスクとして用い、ｐ型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、ｐ型不純物領域１３９〜１４４はジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）を用いたイオンドープ法で形成する。この第３のドーピング処理の際には、ｎチャネル型ＴＦＴを形成する半導体層はレジストからなるマスク１３５〜１３７で覆われている。第１のドーピング処理及び第２のドーピング処理によって、ｐ型不純物領域１３９〜１４４にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもｐ型を付与する不純物元素の濃度を２×１０²⁰〜２×１０²¹/cm³となるようにドーピング処理することにより、ｐチャネル型ＴＦＴのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。本実施例では、ｐチャネル型ＴＦＴの活性層となる半導体層の一部が露呈しているため、不純物元素（ボロン）を添加しやすい利点を有している。
【００４６】
以上までの工程でそれぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【００４７】
次いで、レジストからなるマスク１３５〜１３７を除去して無機絶縁膜１４５を形成する。この無機絶縁膜１４５としては、プラズマＣＶＤ法またはスパッタ法を用い、厚さを１００〜２００ｎｍとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマＣＶＤ法により膜厚１５０ｎｍの酸化窒化シリコン膜を形成した。もちろん無機絶縁膜１４５は酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、窒化シリコン膜や他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【００４８】
次いで、図６（Ｂ）に示すように、それぞれの半導体層に添加された不純物元素を活性化処理する工程を行う。この活性化工程は炉を用いる熱処理（ファーネスアニール法）で行う。熱処理の条件としては、酸素濃度が１ｐｐｍ以下、好ましくは０．１ｐｐｍ以下の窒素雰囲気中で４００〜７００℃、代表的には５００〜５５０℃で行えばよく、本実施例では５５０℃、４時間の熱処理で活性化処理を行った。なお、上記の熱処理の他にレーザアニール法、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。
【００４９】
なお、本実施例では、上記活性化処理と同時に、結晶化の際に触媒として使用したニッケルが高濃度のリンを含むｎ型不純物領域（ａ）１２５〜１２９、１３９、１４２にゲッタリングされ、主にチャネル形成領域となる半導体層中のニッケル濃度が低減される。このようにして作製したチャネル形成領域を有するＴＦＴはオフ電流値が下がり、結晶性が良いことから高い電界効果移動度が得られ、良好な特性を達成することができる。
【００５０】
また、無機絶縁膜１４５を形成する前に活性化処理を行っても良い。ただし、用いた配線材料が熱に弱い場合には、本実施例のように配線等を保護するため絶縁膜（シリコンを主成分とする絶縁膜、例えば窒化珪素膜）を形成した後で活性化処理を行うことが好ましい。
【００５１】
さらに、３〜１００％の水素を含む雰囲気中で、３００〜５５０℃で１〜１２時間の熱処理を行い、半導体層を水素化する工程を行う。本実施例では水素を約３％の含む窒素雰囲気中で４１０℃、１時間の熱処理を行った。この工程は無機絶縁膜に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、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。
【００５２】
また、活性化処理としてレーザアニール法を用いる場合には、上記水素化を行った後、エキシマレーザーやＹＡＧレーザ等のレーザ光を照射することが望ましい。
【００５３】
次いで、無機絶縁膜１４５上に有機絶縁材料からなる有機絶縁膜１４６を形成する。本実施例では、膜厚１．６μｍのアクリル樹脂膜を形成したが、その他のポリイミド、ポリアミドなどの樹脂からなる絶縁膜を形成してもよい。なお、本明細書中では、無機絶縁膜１４５と有機絶縁膜１４６との積層からなる絶縁膜を層間絶縁膜とよぶこととする。そして、ソース配線１２４に達するコンタクトホールと各不純物領域に達するコンタクトホールを形成するためのパターニングを行う。
【００５４】
そして、駆動回路４０６において、ｎ型不純物領域（ａ）またはｐ型不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線１５０〜１５８を形成する。なお、これらの配線は下層側から５０nm厚のチタン膜、２００nm厚のチタンを含むアルミニウム膜をスパッタ法で連続形成した積層膜とする。
【００５５】
また、画素部４０７においては、画素電極１５８、ゲート配線１５７、接続電極１５６を形成する。この接続電極１５６により、ソース配線１２４は、画素ＴＦＴ４０４と電気的な接続が形成される。また、ゲート配線１５７は第１の電極（第３の形状の導電層１２３）と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層と電気的な接続が形成される。また、画素電極１５８としては、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）を主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【００５６】
以上のようにして、ｎチャネル型ＴＦＴ４０１、ｐチャネル型ＴＦＴ４０２、ｎチャネル型ＴＦＴ４０３を有する駆動回路４０６と画素ＴＦＴ４０４、保持容量４０５とを有する画素部４０７を同一基板上に形成することができる。本明細書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。
【００５７】
駆動回路４０６のｎチャネル型ＴＦＴ４０１はチャネル形成領域１６０、ゲート電極を形成する第３の形状の第１の導電層１１９ｅと重なるｎ型不純物領域（ｂ：ＧＯＬＤ領域）１３０ｂ、ゲート電極の外側に形成されるｎ型不純物領域（ｂ：ＬＤＤ領域）１３０ａとソース領域またはドレイン領域として機能するｎ型不純物領域（ａ）１２５ａを有している。ｐチャネル型ＴＦＴ４０２にはチャネル形成領域１６１、ゲート電極を形成する第３の形状の第１の導電層１２０ｅと重なるｐ型不純物領域１４１、ゲート電極の外側に形成されるｐ型不純物領域１４０、ソース領域またはドレイン領域として機能するｐ型不純物領域１３９を有している。ｎチャネル型ＴＦＴ４０３にはチャネル形成領域１６２、ゲート電極を形成する第３の形状の第１の導電層１２１ｅと重なるｎ型不純物領域（ｂ：ＧＯＬＤ領域）１３２ｂ、ゲート電極の外側に形成されるｎ型不純物領域（ｂ：ＬＤＤ領域）１３２ａとソース領域またはドレイン領域として機能するｎ型不純物領域（ａ）１２７ａを有している。
【００５８】
画素部の画素ＴＦＴ４０４にはチャネル形成領域１６３、ゲート電極を形成する第３の形状の第１の導電層１２２ｅと重なるｎ型不純物領域（ｂ：ＧＯＬＤ領域）１３３ｂ、ゲート電極の外側に形成されるｎ型不純物領域（ｃ：ＬＤＤ領域）１３３ａとソース領域またはドレイン領域として機能するｎ型不純物領域（ａ）１２８ａを有している。また、保持容量４０５の一方の電極として機能する半導体層１４２〜１４４にはｐ型不純物領域と同じ濃度で、それぞれｐ型不純物元素が添加されている。保持容量４０５は、絶縁膜（ゲート絶縁膜と同一膜）を誘電体として、第２の電極１２３と、半導体層１４２〜１４４とで形成している。
【００５９】
また、本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【００６０】
本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図７に示す。本実施例で示す工程に従えば、アクティブマトリクス基板の作製に必要なフォトマスクの数を５枚（半導体層パターンマスク、第１配線パターンマスク（第１の電極１２２、第２の電極１２３、ソース配線１２４を含む）、ｐ型ＴＦＴのソース領域及びドレイン領域形成のパターンマスク、コンタクトホール形成のパターンマスク、第２配線パターンマスク（画素電極１５８、接続電極１５６、ゲート配線１５７を含む））とすることができる。その結果、工程を短縮し、製造コストの低減及び歩留まりの向上に寄与することができる。
【００６１】
本実施例を用いて作製された液晶表示装置を携帯用情報機器の表示部に適応することができる。
【００６２】
[実施例２]
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以下に説明する。説明には図８を用いる。
【００６３】
まず、実施例１に従い、図６（Ｃ）の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、アクティブマトリクス基板上に配向膜４０８を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜４０８を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【００６４】
次いで、対向基板４１０を用意する。対向基板４１０上に着色層４１１、４１２、平坦化膜４１３を形成する。赤色の着色層４１１と青色の着色層４１２とを一部重ねて、第２遮光部を形成する。なお、図８では図示しないが、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、第１遮光部を形成する。
【００６５】
次いで、対向電極４１４を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜４１５を形成し、ラビング処理を施した。
【００６６】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤で貼り合わせる。シール剤にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って２枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料４０９を注入し、封止剤（図示せず）によって完全に封止する。液晶材料４０９には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図８に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【００６７】
本実施例では、実施例１に示すアクティブマトリクス基板を用いている。従って、実施例１の画素部の上面図を示す図８では、少なくともゲート配線１５７と画素電極１５８の間隙と、ゲート配線１５７と接続電極１５６の間隙と、接続電極１５６と画素電極１５８の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に第１遮光部と第２遮光部が重なるように対向基板を貼り合わせた。
【００６８】
なお、図８で示した液晶表示装置の画素部の一部の簡略図を図９に示す。図９で、鎖線で示した画素電極１５８上に着色層（Ｂ）１２が重なるように形成されている。また、画素電極１５８と隣り合う画素電極１５８との間は、第２遮光部１６で遮光されている。この第２遮光部１６は着色層（Ｂ）と着色層（Ｒ）とを重ねて形成されている。また、この第２遮光部１６は隣の画素（Ｒ）の画素ＴＦＴも遮光している。また、点線で示したソース配線１２４上には着色層（Ｂ）１２の端部と着色層（Ｇ）１１の端部とが形成されている。また、第１遮光部１５は着色層（Ｇ）と着色層（Ｒ）とを重ねて形成されている。また、図９では、ソース配線と重なる着色層（Ｂ）の端部と着色層（Ｇ）の端部とが接するようにパターニングを行った。また、同様にソース配線と重なる着色層（Ｒ）の端部と着色層（Ｇ）の端部とが接するようにパターニングを行った。
【００６９】
このように、ブラックマスクを形成することなく、各画素間の隙間を第１遮光部１５もしくは第２遮光部１６で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【００７０】
本実施例を用いて作製された液晶表示装置を携帯用情報機器の表示部に適応することができる。
【００７１】
［実施例３］
本実施例では、画素部４０７において、画素ＴＦＴと同時に凸部７０１、７０２を形成し、その上に形成される層間絶縁膜１４５の表面に凸凹をつけて、その上に形成される画素電極１５８にも凹凸を持たせることを特徴としている。
【００７２】
この凸部７０１、７０２は、実施例１で半導体膜１０４〜１０８を形成する際に、画素部４０７に凸部を形成するための半導体層の形成時のマスクパターンまたはゲート配線の形成時のマスクパターンを用いて半導体膜３０１ａ〜３０１ｄを形成する（図１０）。
【００７３】
凸部７０１、７０２は、フォトマスクを用いて作製すると再現性の高いものが得られる。また、ここでは、凸部７０１、７０２として、画素ＴＦＴの作製時に成膜された半導体膜、絶縁膜、導電膜とを積層した例を示したが、特に限定されることなく、これらの膜の単層または組み合わせた積層を用いることができる。例えば、半導体膜と絶縁膜との積層膜からなる凸部や導電膜からなる凸部を形成することができる。即ち、工程数を増加させることなく複数種類の高さを有する凸部を形成することができる。また、相互に近接する凸部は、それぞれ０．１μｍ以上、好ましくは１μｍ以上隔離されている。
【００７４】
なお、ここでは大きさの異なる凸部を形成した例を示したが、特に限定されない。なお、凸部の大きさはランダムであるほうが、より反射光を散乱させるため望ましい。例えば、径方向の断面が多角形であってもよいし、左右対称でない形状であってもよい。また、凸部を規則的に配置しても不規則に配置してもよい。なお、凸部の配置は、画素部の表示領域となる画素電極の下方にあたる領域であれば特に限定されず、凸部の大きさ（上面から見た面積）も特に限定されないが１μｍ²〜４００μｍ²の範囲内、好ましくは２５〜１００μｍ²であればよい。
【００７５】
こうして形成された凸部７０１、７０２を覆う絶縁膜は、表面に凸凹が形成され、その上に形成される画素電極１５８の表面も凸凹化される。この画素電極１５８の凸部の高さは０．３〜３μｍ、好ましくは０．５〜１．５μｍである。この画素電極１５８の表面に形成された凸凹によって、図１１に示すように入射光を反射する際に光を散乱させることができた。
【００７６】
なお、絶縁膜としては、無機絶縁膜や有機樹脂膜を用いることができる。この絶縁膜の材料によって画素電極の凸凹の曲率を調節することも可能である。なお、この画素電極の凸部における曲率半径は、０．１〜４μｍ、好ましくは０．２〜２μｍである。また、絶縁膜として有機樹脂膜を用いる場合は、粘度が１０〜１０００ｃｐ、好ましくは４０〜２００ｃｐのものを用い、十分に凸部７０１、７０２の影響を受けて表面に凸凹が形成されるものを用いる。ただし、蒸発しにくい溶剤を用いれば、有機樹脂膜の粘度が低くても凸凹を形成することができる。
【００７７】
このようにして、本発明は、作製工程数を増やすことなく、表面に凸凹を有する画素電極１５８を形成することができる。
【００７８】
本実施例を用いて作製された液晶表示装置を携帯用情報機器の表示部に適応することができる。
【００７９】
［実施例４］
本発明を実施して形成された液晶表示装置を表示部に用いた携帯用情報機器全てに本発明を実施できる。
【００８０】
その様な携帯用情報機器としては、モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍またはデジタルカメラなどが挙げられる。それらの例を図３に示す。
【００８１】
図３（Ａ）は携帯電話であり、３００１は表示用パネル、３００２は操作用パネルである。表示用パネル３００１と操作用パネル３００２とは接続部３００３において接続されている。接続部３００３における、表示用パネル３００１の表示部３００４が設けられている面と操作用パネル３００２の操作キー３００６が設けられている面との角度θは、任意に変えることができる。
さらに、音声出力部３００５、操作キー３００６、電源スイッチ３００７、音声入力部３００８を有している。本発明は、表示部３００４に適用することができる。
【００８２】
図３（Ｂ）は携帯書籍（電子書籍）であり、本体３１０１、表示部３１０２、３１０３、記憶媒体３１０４、操作スイッチ３１０５、アンテナ３１０６等を含む。本発明は表示部３１０２、３１０３に適用することができる。
【００８３】
図３（Ｃ）はモバイルコンピュータ（モービルコンピュータ）であり、本体３２０１、カメラ部３２０２、受像部３２０３、操作スイッチ３２０４、表示部３２０５等を含む。本発明は表示部３２０５に適用できる。
【００８４】
図３（Ｄ）はデジタルカメラであり、本体３３０１、表示部３３０２、接眼部３３０３、操作スイッチ３３０４、受像部（図示しない）等を含む。本発明は表示部３３０２に適用することができる。
【００８５】
以上の様に、本発明は、小型化、軽量化かつ低消費電力化の求められる携帯用情報機器に有効に適用することができる。また、本実施例の携帯用情報機器は実施形態および実施例１〜３のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【００８６】
【本発明の効果】
本発明を用いて反射型液晶表示装置を作製すれば、従来技術と比較してマスク枚数を減らして、有効画素領域を広げることができる。マスク枚数の削減により、工程数が減るため、液晶表示装置の製造コストを抑えることができる。
また、本発明に従えば、工程数を増やさずに画素（反射）電極に凹凸をつけて、光を散乱させることができるため視認性のよい液晶表示装置が得られ、この液晶表示装置を表示部に用いることで、低価格で携帯用情報機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】フロントライトと反射型液晶表示装置の構成を説明する図。
【図２】本発明の携帯用情報機器に用いたフロントライトの構成を示す図。
【図３】表示部にフロントライトと液晶表示装置とを用いた携帯用情報機器を示す図。
【図４】液晶表示装置の作製工程を示す図。
【図５】液晶表示装置の作製工程を示す図。
【図６】液晶表示装置の作製工程を示す図。
【図７】画素上面を示す図。
【図８】液晶表示装置の断面構造を示す図。
【図９】画素上面を示す図。
【図１０】凸部を有する液晶表示装置の作製工程を示す図。
【図１１】凸部を有する液晶表示装置の断面構造を示す図。

Claims

表示部に反射型の液晶表示装置及びフロントライトを用いた携帯用情報機器であって、
前記液晶表示装置は、
絶縁表面上に形成された半導体層、前記半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、及び前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を有する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成されたゲート配線、電極、及び画素電極とを有し、
前記ゲート電極と前記ゲート配線とは、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続され、
前記薄膜トランジスタは、ソース領域またはドレイン領域の一方が前記電極を介してソース配線に電気的に接続され、他方が前記画素電極に電気的に接続され、
前記画素電極は、前記層間絶縁膜を介して前記ソース配線と一部重なっていることを特徴とする携帯用情報機器。
表示部に反射型の液晶表示装置及びフロントライトを用いた携帯用情報機器であって、
前記液晶表示装置は、
絶縁表面上に形成された半導体層、前記半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、及び前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を有する薄膜トランジスタと、
前記薄膜トランジスタ上に形成された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成されたゲート配線、電極、及び画素電極とを有し、
前記ゲート電極は、第１の導電層と、前記第１の導電層上に形成された第２の導電層とからなり、
前記半導体層は、チャネル形成領域と、ｎ型の不純物元素が添加されたソース領域及びドレイン領域と、前記チャネル形成領域と前記ソース領域及び前記ドレイン領域との間にそれぞれ形成された、ｎ型の不純物元素が添加された領域とを有し、
前記第１の導電層は、前記ゲート絶縁膜を介して前記ｎ型の不純物元素が添加された領域の一部、及び前記チャネル形成領域と重なり、
前記第２の導電層は、前記ゲート絶縁膜を介して前記チャネル形成領域と重なり、
前記ゲート電極と前記ゲート配線とは、前記層間絶縁膜に形成されたコンタクトホールを介して電気的に接続され、
前記薄膜トランジスタは、前記ソース領域または前記ドレイン領域の一方が前記電極を介してソース配線に電気的に接続され、他方が前記画素電極に電気的に接続され、
前記画素電極は、前記層間絶縁膜を介して前記ソース配線と一部重なっていることを特徴とする携帯用情報機器。
請求項２において、前記ゲート絶縁膜のうち、前記第１の導電層に覆われていない領域の膜厚は、前記第１の導電層に覆われている領域の膜厚よりも薄いことを特徴とする携帯用情報機器。
請求項１乃至３のいずれか一において、前記ゲート電極と前記ソース配線とは、同一の工程により形成されていることを特徴とする携帯用情報機器。
請求項１乃至４のいずれか一において、前記層間絶縁膜は無機絶縁膜および有機絶縁膜の積層からなることを特徴とする携帯用情報機器。
請求項５において、前記無機絶縁膜は、窒化シリコン膜または窒化酸化シリコン膜からなり、前記有機絶縁膜は、アクリル樹脂、ポリイミド、またはポリアミドからなることを特徴とする携帯用情報機器。
請求項１乃至６のいずれか一において、
前記液晶表示装置は、前記薄膜トランジスタが形成された第１の基板と液晶を挟んで対向する第２の基板を有し、
前記第２の基板は、赤色、青色、及び緑色の着色層を有し、
前記赤色の着色層と前記緑色の着色層とが一部重なる第１の遮光部と、前記赤色の着色層と前記青色の着色層とが一部重なる第２の遮光部とを有し、
前記第１の遮光部及び前記第２の遮光部を用いて、前記ゲート配線及び前記画素電極の間隙と、前記ゲート配線と前記電極の間隙と、前記電極と前記画素電極の間隙とを少なくとも遮光することを特徴とする携帯用情報機器。
請求項１乃至７のいずれか一に記載の携帯用情報機器は、モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍、またはデジタルスチルカメラであることを特徴とする携帯用情報機器。