JP5392975B2 - 液晶表示装置およびその作製方法 - Google Patents

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Description

本発明はアクティブマトリクス型の液晶表示装置およびその作製方法に関する。
従来より、薄膜トランジスタ(TFT)などの能動素子を用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置が知られている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は画素密度を高くすることが可能であり、小型軽量でしかも低消費電力であることから、CRTに代わるフラットパネルディスプレイの一つとしてパーソナルコンピュータのモニタ、液晶テレビ、カーナビゲーションのモニタなどの製品が開発されている。
液晶表示装置は、複数のTFTや配線の他、第1の電極(画素電極)等を含む画素部等が形成された基板(アクティブマトリクス基板)と、第2の電極(対向電極)、遮光膜(ブラックマトリクス)、および着色膜(カラーフィルター)等が形成された基板(対向基板)とを貼り合わせ、これらの間に液晶を封入し、画素電極と対向電極との間に印加される電界により液晶分子を配向させ、光源からの光量を制御することによって表示が行われている。
なお、アクティブマトリクス基板上には、複数の画素がマトリクス状に形成され、画素を構成する第1の電極(画素電極)が画素毎に独立して形成されていることから、第1の電極(画素電極)間等の表示に有効でない部分における光漏れが生じ、コントラストを低下させることにより、視認性の悪い表示になってしまうといった問題が生じている。このような光漏れを防止する為に遮光膜(ブラックマトリクス)が設けられており、対向基板側、もしくはアクティブマトリクス基板側に形成されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開2003−21829号公報
しかし、成膜、レジスト塗布、焼成、露光、エッチング等の工程を経て形成される遮光膜(ブラックマトリクス)は、複雑な工程を有する液晶表示装置の作製において、さらなる歩留まりの低下を招く要因の一つになっていた。
そこで、本発明では、新たな工程を増やすことなく遮光膜を形成することにより、視認性の高い液晶表示装置を提供することを目的とする。
本発明の液晶表示装置は、基板上に複数のTFT、配線、および第1の電極(画素電極)等で構成される画素部等が形成されたアクティブマトリクス基板と、基板上に第2の電極(対向電極)および着色膜等が形成された対向基板との間に液晶が封入された構成を有し、アクティブマトリクス基板上に形成されたTFTの電極や配線等を形成する導電膜の一部が画素部における遮光膜として機能する構造を設けることを特徴とする。本発明の具体的な構成は、ゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を介して形成された半導体膜と、前記半導体膜上に形成された絶縁体と、前記半導体膜上に前記第1の絶縁体と重ならない位置に離間して形成されたソース領域、ドレイン領域と、前記ソース領域、ドレイン領域上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記絶縁体上に形成された遮光膜と、前記遮光膜、ソース電極、及びドレイン電極上に保護膜と、を有し、前記絶縁体は前記ソース領域と前記ドレイン領域の間に位置し、前記保護膜は、前記絶縁体の側面に接していることを特徴とする液晶表示装置である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を介して形成された第1の半導体膜と、前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体、および第2の絶縁体と、前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に形成される第2の半導体膜から得られる離間したソース領域、ドレイン領域と、前記第2の半導体膜上に形成された遮光性の第2の導電膜から得られる離間したソース電極、ドレイン電極、ソース線、第1の遮光膜、および第2の遮光膜とを有し、前記第1の絶縁体上に前記第1の遮光膜が形成され、前記第2の絶縁体上に前記ソース線が形成され、前記第1の遮光膜は、前記ゲート電極と重なる位置に形成され、前記ソース線は、前記ソース電極と電気的に接続されることを特徴とする液晶表示装置である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を介して形成された第1の半導体膜と、前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体、および第2の絶縁体と、前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に形成される第2の半導体膜から得られる離間したソース領域、ドレイン領域と、前記第2の半導体膜上に形成された遮光性の第2の導電膜から得られる離間したソース電極、ドレイン電極、ソース線、第1の遮光膜、および第2の遮光膜とを有し、前記ソース線は、前記第2の絶縁体上に形成され、かつ、前記ゲート線と一部が重なっていることを特徴とする液晶表示装置である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を介して形成された第1の半導体膜と、前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体、および第2の絶縁体と、前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に形成される第2の半導体膜から得られる離間したソース領域、ドレイン領域と、前記第2の半導体膜上に形成された遮光性の第2の導電膜から得られる離間したソース電極、ドレイン電極、ソース線、第1の遮光膜、および第2の遮光膜とを有し、前記ドレイン電極と電気的に接続された第1の電極(画素電極)、および前記ソース線と前記ソース電極とを電気的に接続する補助配線が同一の導電膜から形成されることを特徴とする液晶表示装置である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を介して形成された第1の半導体膜と、前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体、および第2の絶縁体と、前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に形成される第2の半導体膜から得られる離間したソース領域、ドレイン領域と、前記第2の半導体膜上に形成された遮光性の第2の導電膜から得られる離間したソース電極、ドレイン電極、ソース線、第1の遮光膜、および第2の遮光膜とを有し、前記第2の遮光膜は、前記第1の絶縁体および前記第2の絶縁体と重ならない位置に形成され、前記ドレイン電極と電気的に接続された第1の電極が前記第2の遮光膜の一部と重なっていることを特徴とする液晶表示装置である。
さらに、本発明は、液晶表示装置の作製方法であって、その具体的な構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、前記第1の半導体膜上の一部に第1の絶縁体および第2の絶縁体を形成し、前記第1の半導体膜、第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に第2の半導体膜を形成して第1の絶縁体、および第2の絶縁体と重ならない位置にソース領域およびドレイン領域をそれぞれ離間して形成し、前記第2の半導体膜上に遮光性の第2の導電膜を形成して前記ソース領域上にソース電極、前記ドレイン領域上にドレイン電極、前記第1の絶縁体上に第1の遮光膜、前記第2の絶縁体上にソース線、前記第1の絶縁体および前記第2の絶縁体と重ならない位置に第2の遮光膜をそれぞれ離間して形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、前記第1の半導体膜上の一部に第1の絶縁体および第2の絶縁体を形成し、前記第1の半導体膜、第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に第2の半導体膜を形成して第1の絶縁体、および第2の絶縁体と重ならない位置にソース領域およびドレイン領域をそれぞれ離間して形成し、前記第2の半導体膜上に遮光性の第2の導電膜を形成して前記ソース領域上にソース電極、前記ドレイン領域上にドレイン電極、前記第1の絶縁体上に第1の遮光膜、前記第2の絶縁体上にソース線、前記第1の絶縁体および前記第2の絶縁体と重ならない位置に第2の遮光膜をそれぞれ離間して形成し、前記ドレイン電極と電気的に接続された第1の電極、および前記ソース線と前記ソース電極を電気的に接続する接続配線を同一の導電膜で同時に形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
また、本発明の別の構成は、第1の導電膜から形成されるゲート電極およびゲート線上にゲート絶縁膜を形成し、前記ゲート絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、前記第1の半導体膜上の一部に第1の絶縁体および第2の絶縁体を形成し、前記第1の半導体膜、第1の絶縁体、および第2の絶縁体上に第2の半導体膜を形成して第1の絶縁体、および第2の絶縁体と重ならない位置にソース領域およびドレイン領域をそれぞれ離間して形成し、前記第2の半導体膜上に遮光性の第2の導電膜を形成して前記ソース領域上にソース電極、前記ドレイン領域上にドレイン電極、前記第1の絶縁体上に第1の遮光膜、前記第2の絶縁体上にソース線、前記第1の絶縁体および前記第2の絶縁体と重ならない位置に第2の遮光膜をそれぞれ離間して形成し、前記第2の遮光膜の一部と重なるように前記ドレイン電極と電気的に接続された第1の電極が形成されることを特徴とする液晶表示装置の作製方法である。
なお、上記各構成において、前記第2の半導体膜は、シリコン、シリコン・ゲルマニウムを主成分とする非晶質半導体、またはセミアモルファス半導体からなることを特徴とする。
また、上記各構成において、前記第1の絶縁体および前記第2の絶縁体の膜厚は、前記第2の半導体膜および前記第2の導電膜の積層膜の膜厚よりも厚いことを特徴とする。
本発明の液晶表示装置において、液晶が封入される一対の基板のうちの一方であるアクティブマトリクス基板には、複数のTFTおよび配線等で構成される駆動回路や、複数のTFT、配線、および画素電極等に加え、遮光膜が新たな工程を増やすことなく形成される。なお、本発明では、従来のように別途工程を設けて遮光膜を形成する必要がなくなり、液晶表示装置を作製する上での歩留まりの向上を図るとともに視認性の高い液晶表示装置を提供することができる。
また、本発明の液晶表示装置において、アクティブマトリクス基板上に形成されるTFTが、アモルファス半導体やセミアモルファス半導体からなる活性層を有するボトムゲート型のTFTであり、なおかつ、対向基板側に光源が設けられた場合には、TFTの活性層と重なる位置に遮光膜が設けられた構造となるため、上記効果に加えてTFTを駆動させた場合にソース領域・ドレイン領域間にリーク電流が生じるのを防ぐことができる。なお、この場合には、ボトムゲート型のTFTをチャネルストップ(保護)型とすることにより、作製工程を増やすことなく遮光膜を設けることができる。
以下に、本発明の一態様について図面等を用いながら詳細に説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
(実施の形態1)
本実施の形態1では、本発明の液晶表示装置に用いることができるアクティブマトリクス基板の構造について図1を用いて説明する。
図1において、基板101上にボトムゲート型の薄膜トランジスタ(TFT)120が形成されている。なお、基板101には、ガラス基板、石英基板、アルミナなどのセラミック等絶縁物質で形成される基板、プラスチック基板、シリコンウェハ、金属板等を用いることができる。
また、ここでは図示しないが、基板101から半導体膜等への不純物の混入を防止するため、基板101上に窒化珪素膜、酸化珪素膜、窒化酸化珪素膜、あるいはこれらの積層膜等のブロッキング膜が形成されていても良い。
基板101上には、ゲート線102とその一部であるゲート電極103が形成されている。なお、ゲート線102およびゲート電極103には、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cr、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba、Nd等の金属元素からなる膜、または前記元素を主成分とする合金材料からなる膜、MoとAlとMoとが順に積層された積層膜、TiとAlとTiとの積層膜、MoNとAl−NdとMoNとの積層膜、MoとAl−NdとMoとの積層膜、CrとAlとの積層膜、又は金属窒化物等の化合物材料からなる膜、アクセプター型元素又はドナー型元素を含むSi、SiGeからなる膜、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物(ITO:indium tin oxide)、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)膜、酸化ケイ素を組成物として有するITO等の膜を用いることができる。また、ゲート線102およびゲート電極103の膜厚は、200nm以上とするのが好ましく、さらに300〜500nmとするのが好ましい。
ゲート線102およびゲート電極103上には、絶縁膜104が形成されており、その一部はTFT120のゲート絶縁膜である。なお、絶縁膜104(ゲート絶縁膜を含む)は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、及び窒化酸化珪素膜、その他の珪素を含む絶縁膜等により、単層または積層構造で形成される。なお、絶縁膜104の膜厚は、10〜150nmとするのが好ましく、さらに30〜70nmとするのが好ましい。
ゲート絶縁膜を一部に含む絶縁膜104上には、第1の半導体膜105が形成されている。第1の半導体膜105には、シリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする非晶質半導体、非晶質状態と結晶状態との中間的な構造を有するセミアモルファス半導体(以下、SASと示す)から選ばれたいずれかの状態を有する膜を用いることができる。なお、セミアモルファス半導体のうち、0.5nm〜20nmの結晶粒を観察することができる微結晶状態はいわゆるマイクロクリスタル(以下、μcと示す)と呼ばれている。また、上記主成分の他に、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれていても良い。第1の半導体膜105の膜厚は、10〜150nmとし、さらに30〜70nmとするのが好ましい。
第1の半導体膜105上に第1の絶縁体106、第2の絶縁体107、および第3の絶縁体(図示しない)が形成されている。なお、第3の絶縁体については実施の形態2で説明することとする。
第1の絶縁体106、第2の絶縁体107、および第3の絶縁体は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、及び窒化酸化珪素膜、その他の珪素を含む絶縁膜により単層又は積層構造で形成される。第1の絶縁体106、第2の絶縁体107、および第3の絶縁体の膜厚は、次に形成されるソース領域108とソース電極110との積層膜の膜厚、およびドレイン領域109とドレイン電極111との積層膜の膜厚よりも厚くなるように形成される。具体的には、500nm以上とするのが好ましい。なお、第1の絶縁体106、第2の絶縁体107、および第3の絶縁体をこのような膜厚で形成することにより、後の工程において、同一の導電膜からソース電極110、ドレイン電極111、第1の遮光膜112、ソース線113、第2の遮光膜114、第3の遮光膜(図示せず)をそれぞれ分離形成することができる。また、これら絶縁体は側面と底面がなす角が概略垂直である絶縁体、もしくは逆テーパ形状の絶縁体とすることが好ましい。なお、概略垂直とは90°(±1°)をいう。また、ここで絶縁体の側面と底面がなす傾斜角をテーパ角というとすると、逆テーパー形状とは、テーパー角が90°より大きいことをいう。
第1の半導体膜105、第1の絶縁体106、第2の絶縁体107、および第3の絶縁体上には、第2の半導体膜からなるソース領域108およびドレイン領域109が形成される。なお、第2の半導体膜は、シリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする非晶質半導体、SAS、μc等の半導体膜等で形成される。また、ここで用いる第2の半導体膜には、上記主成分の他に、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれている。また、第2の半導体膜の膜厚は、10〜150nmとするのが好ましく、さらに30〜70nmとするのが好ましい。
また、ソース領域108上にソース電極110、ドレイン領域109上にドレイン電極111、第1の絶縁体106と重なる位置に第1の遮光膜112、第2の絶縁体107と重なる位置にソース線113、第1の絶縁体106および第2の絶縁体107と重ならない位置に第2の遮光膜114、第3の絶縁体と重なる位置に第3の遮光膜(図示せず)がそれぞれ形成される。
なお、これら(ソース電極110、ドレイン電極111、第1の遮光膜112、ソース線113、および第2の遮光膜114)は遮光性の導電性材料を用いて形成され、その膜厚は、200nm以上とするのが好ましく、さらに300〜500nmとするのが好ましい。さらにここで用いる導電性の材料としては、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cr、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba等の金属元素からなる膜、または前記元素を主成分とする合金材料からなる膜、又は金属窒化物等の化合物材料からなる膜等が挙げられる。また、アクセプター型元素又はドナー型元素を含むSi、SiGeからなる膜を用いることができる。
また、上記のうち、第1の遮光膜112、第2の遮光膜114、および第3の遮光膜(図示せず)は、アクティブマトリクス基板上の画素部の画素の周囲を覆って形成されるため、画像表示の際の光漏れを防ぐ遮光膜としての機能を有する。
また、ゲート電極103と第1の遮光膜112、ゲート線102とソース線113がそれぞれ重なる部分を有する構造となるが、本発明においては、ゲート電極103と第1の遮光膜112との間に第1の絶縁体106を挟み、ゲート線102とソース線113との間に第2の絶縁体107を挟む構造を有しているため、それぞれ重なる部分において形成される寄生容量を低減させることができる。
さらに、図1に示すように基板上に形成されるTFT120の構造がボトムゲート型の場合において、第1の半導体膜105の一部(TFT120のチャネル形成領域)と重なる位置に第1の遮光膜112が設けられていることによって、TFT120から見て基板101の反対側から光が照射される場合であってもTFT120の活性層(チャネル形成領域)に光が照射されるのを防ぐことができる。なお、TFT120の活性層(チャネル形成領域)に光が照射されるのを防ぐことにより、TFT120を駆動させた場合にソース領域・ドレイン領域間にリーク電流が生じてしまう等の電気的特性に対する影響を防ぐことができる。
ソース電極110、ドレイン電極111、第1の遮光膜112、ソース線113、第2の遮光膜114、および絶縁膜104上には、これらを覆って保護膜115が形成されている。なお、保護膜115は、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、及び窒化酸化珪素膜、その他の珪素を含む絶縁膜等により単層又は積層構造で形成される。また、保護膜115の膜厚は、100〜500nmとし、さらに200〜300nmとするのが好ましい。
また、ドレイン電極111上の保護膜115の一部に形成された開口部を介してドレイン電極111と電気的に接続された画素電極116が形成され、ソース線113およびソース電極110上の保護膜115の一部に形成された開口部を介して電気的に接続された補助配線117が形成されている。なお、画素電極116と補助配線117は、同一の導電性材料を用いて同時に形成され、その膜厚は、10〜150nmとし、さらに40〜100nmとするのが好ましい。
また、ここで用いる導電性の材料としては、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物(ITO:indium tin oxide)、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化ケイ素を組成物として有するITO等が挙げられる。
なお、上記に説明した本発明のアクティブマトリクス基板上に配向膜を形成し、対向電極、着色層(カラーフィルターともいう)、および配向膜等を備えた対向基板との間に液晶層を挟んで貼り合わせることにより液晶表示パネルを形成することができる。
本発明において、アクティブマトリクス基板上にボトムゲート型のTFT120のソース電極110、およびドレイン電極111を形成するために設けられる第1の絶縁体106と同時に第2の絶縁体、および第3の絶縁体を形成し、ソース電極110、およびドレイン電極111を形成する同一の導電膜から、第1の遮光膜112、第2の遮光膜114、第3の遮光膜(ここでは図示しない)、およびソース線113を同時に分離形成できることを特徴とする。
また、分離形成されたソース線113とソース電極110は、TFT120と電気的に接続された画素電極116と同時に形成される補助配線117により電気的に接続されることを特徴とする。
従って、本発明の構造を有するアクティブマトリクス基板では、画素部における光漏れを防ぐ遮光膜(第1の遮光膜112、第2の遮光膜114、第3の遮光膜)やボトムゲート型のTFTの活性層(チャネル形成領域)の遮光膜(第1の遮光膜112)を新たな作製工程を増やすことなく備えることができる。
(実施の形態2)
本実施の形態2では、実施の形態1で説明したアクティブマトリクス基板の作製方法について図2〜図4を用いて説明する。なお、図2(A)、図3(A)、図4(A)は、アクティブマトリクス基板の画素部における平面図であり、図2(B)、図3(B)、図4(B)は、図2(A)、図3(A)、図4(A)中のA−A’における断面図である。また、図2〜図4においては、共通の符号を用いて説明することとする。
図2に示すように、基板201上に第1の導電膜203を形成する。第1の導電膜203は、スパッタリング法、PVD法、CVD法、液滴吐出法、印刷法、電界メッキ法等の成膜方法により、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba、Nd等の金属元素、または前記元素を主成分とする合金材料、又は金属窒化物等の化合物材料、アクセプター型元素又はドナー型元素を含むSi、SiGe、透明導電膜として用いられるインジウム錫酸化物(ITO:indium tin oxide)、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化ケイ素を組成物として有するITO等の膜で形成される。
なお、第1の導電膜203をパターニングすることによって、ゲート線204および保持容量線205が形成され、ゲート線204の一部であって、後に形成される第1の絶縁体206と重なる位置にゲート電極207が形成される。スパッタリング法やCVD法等の成膜方法を用いて第1の導電膜203を形成する場合には、液滴吐出法、フォトリソグラフィー工程、レーザビーム直接描画装置を用いて感光性材料を露光して現像する方法等によって、導電膜上にマスクを形成し、該マスクを用いて導電膜を所望の形状にパターニングすることとする。
また、液滴吐出法を用いる場合には、そのままパターン形成が可能であるため、吐出口(以下、ノズルと示す。)から上記金属の粒子が有機樹脂に溶解又は分散された液状物質を吐出し、加熱することにより、ゲート線204、保持容量線205、およびゲート電極207が形成される。有機樹脂は、金属粒子のバインダー、溶媒、分散剤、及び被覆剤として機能する有機樹脂から選ばれた一種又は複数種を用いることができる。代表的には、ポリイミド、アクリル、ノボラック樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等や、公知の有機樹脂が挙げられる。
なお、液状物質の粘度は5〜20mPa・sが好適であり、これは、乾燥が起こることを防止し、吐出口から金属粒子を円滑に吐出できるようにするためである。また、表面張力は40m/N以下が好ましい。なお、用いる溶媒や用途に合わせて、液状物質の粘度等は適宜調整するとよい。
また、液状物質に含まれる金属粒子の粒子の径は、数nm〜10μmのものを用いることができるが、ノズルの目詰まり防止や高精細なパターンの作製のためには、なるべく小さい方が好ましく、粒径0.1μm以下の金属粒子を用いるのがより好ましい。
次に、ゲート絶縁膜を一部に含む絶縁膜208を形成する。絶縁膜208は、CVD法やスパッタリング法等の成膜方法により、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、およびその他の珪素を含む絶縁膜等の単層または積層構造で形成される。なお、絶縁膜208の膜厚は、10〜150nmとするのが好ましく、さらに30〜70nmとするのが好ましい。
次に、第1の半導体膜209を成膜する。第1の半導体膜209は、CVD法やスパッタリング法等の成膜方法により、シリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする非晶質半導体、SAS、μc等の膜で形成される。また、第1の半導体膜209には、上記主成分の他に、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれていても良い。また、第1の半導体膜209の膜厚は、10〜150nmとし、さらに30〜70nmとするのが好ましい。
次に、第1の半導体膜209上に第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211が形成される。なお、第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211は、プラズマCVD法やスパッタリング法等の成膜方法により形成された酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、及び窒化酸化珪素膜、その他の珪素を含む絶縁膜(単層構造、または積層構造のいずれでも良い)等の絶縁膜を、液滴吐出法、フォトリソグラフィー工程、レーザビーム直接描画装置を用いて感光性材料を露光して現像する方法等によって、絶縁膜上にマスクを形成し、該マスクを用いて所望の形状にパターニングすることにより形成される。
また、第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211の膜厚は、次に形成されるソース領域212とソース電極214との積層膜の膜厚、およびドレイン領域213とドレイン電極215との積層膜の膜厚よりも厚くなるように形成される。具体的には、500nm以上とするのが好ましい。
なお、第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211は、第1の半導体膜209と接する面において緻密な膜質が必要とされることから、プラズマCVD法等により形成される絶縁膜がより好ましいが、作製する上で成膜に時間がかかる等の問題があることから、特に膜厚が厚くなる場合には、成膜条件等を調整して第1の半導体膜209上に緻密な絶縁膜を200nm以下で成膜し、粗な(ポーラスな)膜質の絶縁膜を連続して成膜し、500nm以上の膜を形成しても良い。
次に、図3に示すように一導電型を呈する第2の半導体膜を形成する。第2の半導体膜は、CVD法やスパッタリング法等の成膜方法により形成される。また、ここで形成されるシリコン、シリコンゲルマニウム(SiGe)等を主成分とする非晶質半導体、SAS、μc等の膜中には、上記主成分の他に、リン、ヒ素、ボロン等のアクセプター型元素又はドナー型元素が含まれている。なお、第2の半導体膜は、第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211上に形成された部分と、第1の半導体膜209上に形成された部分とでそれぞれ分離されている。なお、第1の半導体膜209上に形成された第2の半導体膜の一部がTFT225のソース領域212およびドレイン領域213である(図3(B)参照)。
さらに、第2の半導体膜上に第2の導電膜が形成される。なお、第2の導電膜の膜厚は、200nm以上とするのが好ましく、さらに300〜700nmとするのが好ましい。また、第2の導電膜に用いる遮光性の導電性材料としては、Ag、Au、Cu、Ni、Pt、Pd、Ir、Rh、W、Al、Ta、Mo、Cd、Zn、Fe、Ti、Zr、Ba等の金属元素からなる膜、または前記元素を主成分とする合金材料からなる膜、又は金属窒化物等の化合物材料からなる膜等が挙げられる。また、アクセプター型元素又はドナー型元素を含むSi、Geからなる膜を用いることができる。なお、第2の導電膜は、第2の半導体膜と同様に第1の絶縁体206、第2の絶縁体210、および第3の絶縁体211により分離形成される。
さらに第2の導電膜を所望の形状に形成して、ソース電極214、ドレイン電極215、ソース線216、第1の遮光膜217、第2の遮光膜218、および第3の遮光膜219を形成する。また、これら(ソース電極214、ドレイン電極215、ソース線216、第1の遮光膜217、第2の遮光膜218、および第3の遮光膜219)をマスクとして、第1の半導体膜209および第2の半導体膜をエッチングし、所望の形状を得る。以上により、ソース領域212、ドレイン領域213、およびチャネル形成領域220がそれぞれ形成される(図3(B))。なお、第2の導電膜を所望の形状に形成するためには、液滴吐出法、フォトリソグラフィー工程、レーザビーム直接描画装置を用いて感光性材料を露光して現像する方法等によって、第2の導電膜上にマスクを形成し、マスクを用いて所望の形状にエッチングする方法を用いることができる。
また、上記のうち、第1の遮光膜217、第2の遮光膜218、および第3の遮光膜219は、アクティブマトリクス基板上の画素部の画素の周囲を覆って形成されるため、画像表示の際の光漏れを防ぐ遮光膜としての機能を有する。
また、ゲート電極207と第1の遮光膜217、ゲート線204とソース線216がそれぞれ重なる部分を有する構造となるが、本発明においては、ゲート電極207と第1の遮光膜217との間に第1の絶縁体206を挟み、ゲート線204とソース線216との間に第2の絶縁体210を挟む構造を有しているため、それぞれ重なる部分において形成される寄生容量を低減させることができる。
さらに、図3に示すように基板上に形成されるTFT225の構造がボトムゲート型の場合において、第1の半導体膜209の一部(TFT225のチャネル形成領域)と重なる位置に第1の遮光膜217が設けられていることによって、TFT225から見て基板201の反対側から光が照射される場合であってもTFT225の活性層(チャネル形成領域)に光が照射されるのを防ぐことができる。なお、TFT225の活性層(チャネル形成領域)に光が照射されるのを防ぐことにより、TFT225を駆動させた場合にソース領域・ドレイン領域間にリーク電流が生じてしまう等の電気的特性に対する影響を防ぐことができる。
次に、保護膜221を形成する。なお、保護膜221は、プラズマCVD法やスパッタリング法等の成膜方法により、酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、および酸化窒化珪素膜等の絶縁膜により単層又は積層構造で形成される。なお、保護膜221の膜厚は、100〜500nmとし、さらに200〜300nmとするのが好ましい。
次に、保護膜221の一部であって、ドレイン電極215と重なる位置に開口部を形成し、開口部においてドレイン電極215と電気的に接続された画素電極222(図3、図4)を形成する。また、この時、保護膜221の一部であって、ソース線216およびソース電極214と重なる位置にもそれぞれ開口部を形成し、開口部においてソース線216とソース電極214を電気的に接続する補助配線223を形成する。
なお、画素電極222および補助配線223は、スパッタリング法、蒸着法、CVD法、塗布法等により形成されるインジウム錫酸化物(ITO:indium tin oxide)、酸化インジウムに2〜20[wt%]の酸化亜鉛(ZnO)を混合したIZO(indium zinc oxide)、酸化ケイ素を組成物として有するITO等の透明導電膜をパターニングすることにより形成される。なお、画素電極222および補助配線223の膜厚は、10〜150nmとし、さらに40〜100nmとするのが好ましい。
また、図4に示すように先に形成した保持容量線205と画素電極222の一部が重なるところで保持容量224が形成されている。
以上の工程により、図4に示すアクティブマトリクス基板を形成することができる。
なお、図4に示す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および対向基板の基板表面に配向膜を形成し、これらの基板を貼り合わせた後、両基板の間に液晶材料を注入し、封止材によって完全に封止することにより、液晶表示パネルを形成することができる。ここでは、シングルゲート構造のTFTについて記載したが特にこれに限定されず、複数のチャネル形成領域を有するマルチゲート型TFT、例えばゲート電極を平面上に2つ並列配置して2つのチャネル形成領域を有するダブルゲート型TFTとしてもよい。なお、液晶表示パネルの構成については、実施の形態3で詳細に説明することとする。
(実施の形態3)
本実施の形態では、本発明の液晶表示パネルの構成について、図5を用いて説明する。図5(A)は、アクティブマトリクス基板となる第1の基板501と、対向基板となる第2の基板502との間を第1のシール材503及び第2のシール材504によって封止されたパネルの上面図であり、図5(B)は、図5(A)のA−A’における断面図に相当する。また、第1の基板501には、実施の形態1または実施の形態2で説明したアクティブマトリクス基板を用いることとする。
図5(A)において、点線で示された505は画素部、506は駆動回路部である。本実施の形態において、画素部505は、第1のシール材503及び第2のシール材504で封止されている領域内に形成され、駆動回路部506は、その領域外に実装されている。
また、第1の基板501と第2の基板502とを封止する第1のシール材503及び第2のシール材504には、密閉空間の間隔を保持するためのギャップ材が含有されており、これらにより形成される空間には、液晶材料が充填されている。
次に、断面構造について図5(B)を用いて説明する。第1の基板501上には画素部505が形成されており、TFTを代表とする半導体素子を複数有している。また、本実施の形態では、基板上に実装された駆動回路部506には、ソース信号線駆動回路およびゲート信号線駆動回路が含まれている。
また、画素部505には、複数の画素が形成されており、画素電極である第1の電極511は、配線を介して駆動用TFT513と電気的に接続されている。一方、第2の基板502上には、着色層(カラーフィルタ)514や対向電極である第2の電極515が形成されている。なお、第1の電極511および第2の電極515上には、それぞれ配向膜516、517が形成されており、これらの配向膜516、517の間に液晶層512が挟まれた構造を有する。第1の電極511と第2の電極515とで液晶層512を挟んでなる部分が液晶素子510である。
また、518は柱状のスペーサであり、第1の基板501と第2の基板502(との間の距離(セルギャップ)を制御するために設けられている。絶縁膜を所望の形状にエッチングして形成されている。なお、球状スペーサを用いていても良い。
画素部505、および駆動回路部506に与えられる各種信号及び電位は、接続配線519を介して、FPC520から供給されている。なお、接続配線519とFPC520とは、異方性導電膜又は異方性導電樹脂521で電気的に接続されている。なお、異方性導電膜又は異方性導電樹脂の代わりに半田等の導電性ペーストを用いてもよい。
また、図示しないが、第1の基板501及び第2の基板502の一方又は両方の表面には、接着剤によって偏光板が固定されている。なお、偏光板の他に位相差板を設けてもよい。
(実施の形態4)
本実施の形態では、本発明の液晶表示パネルにおける駆動回路の実装方法について、図6を用いて説明する。
図6(A)の場合には、画素部601の周辺にソース信号線駆動回路602、及びゲート信号線駆動回路603a、603bを実装される。すなわち、公知の異方性導電接着剤、及び異方性導電フィルムを用いた実装方法、COG方式、ワイヤボンディング方法、並びに半田バンプを用いたリフロー処理等により基板600上にICチップ605を実装することで、ソース信号線駆動回路602、及びゲート信号線駆動回路603a、603b等が実装される。なお、ICチップ605は、FPC(フレキシブルプリントサーキット)606を介して、外部回路と接続される。
なお、ソース信号線駆動回路602の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。
また、図6(B)の場合には、画素部601とゲート信号線駆動回路603a、603b等が基板上に一体形成され、ソース信号線駆動回路602等が別途ICチップで実装される。すなわち、COG方式などの実装方法により、画素部601とゲート信号線駆動回路603a、603b等が一体形成された基板600上にICチップ605を実装することで、ソース信号線駆動回路602等が実装される。なお、ICチップ605は、FPC606を介して、外部回路と接続される。
なお、ソース信号線駆動回路602の一部、例えばアナログスイッチを基板上に一体形成し、かつその他の部分を別途ICチップで実装してもよい。
さらに、図6(C)の場合には、TAB方式によりソース信号線駆動回路602等が実装される。なお、ICチップ605は、FPC606を介して、外部回路と接続される。図6(C)の場合には、ソース信号線駆動回路602等をTAB方式により実装しているが、ゲート信号線駆動回路等をTAB方式により実装してもよい。
ICチップ605をTAB方式により実装すると、基板に対して画素部を大きく設けることができ、狭額縁化を達成することができる。
また、ICチップ605の代わりにガラス基板上にICを形成したIC(以下、ドライバICと表記する)を設けてもよい。ICチップ605は、円形のシリコンウェハからICチップを取り出すため、母体基板形状に制約がある。一方、ドライバICは、母体基板がガラスであり、形状に制約がないため、生産性を高めることができる。そのため、ドライバICの形状寸法は自由に設定することができる。例えば、ドライバICの長辺の長さを15〜80mmとして形成すると、ICチップを実装する場合と比較し、必要な数を減らすことができる。その結果、接続端子数を低減することができ、製造上の歩留まりを向上させることができる。
ドライバICは、基板上に形成された結晶質半導体を用いて形成することができ、結晶質半導体は連続発振型のレーザ光を照射することで形成するとよい。連続発振型のレーザ光を照射して得られる半導体膜は、結晶欠陥が少なく、大粒径の結晶粒を有する。その結果、このような半導体膜を有するトランジスタは、移動度や応答速度が良好となり、高速駆動が可能となり、ドライバICに好適である。
(実施の形態5)
本実施の形態では、本発明の液晶表示装置に組み込まれる液晶モジュールであって、白色ライトを用いてカラー表示をする液晶モジュールについて、図7の断面図を用いて説明する。なお、本実施の形態5で説明する液晶モジュールには、実施の形態1〜4を実施することにより形成される液晶表示パネルを用いることができるものとする。
図7に示すように、アクティブマトリクス基板701と対向基板702は、シール材703により固着され、それらの間には液晶層705が設けられ、液晶表示パネルが形成されている。
また、アクティブマトリクス基板701上に形成された着色膜706は、カラー表示を行う場合に必要であり、RGB方式の場合は、赤、緑、青の各色に対応した着色膜が各画素に対応して設けられている。アクティブマトリクス基板701と対向基板702との内側には、配向膜718、719が形成されている。また、アクティブマトリクス基板701と対向基板702との外側には、偏光板707、708が配設されている。また、偏光板707の表面には、保護膜709が形成されており、外部からの衝撃を緩和している。
アクティブマトリクス基板701に設けられた接続端子710には、FPC711を介して配線基板712が接続されている。配線基板712には、画素駆動回路(ICチップ、ドライバIC等)、コントロール回路や電源回路などの外部回路713が組み込まれている。
冷陰極管714、反射板715、及び光学フィルム716、インバータ(図示しない。)は、バックライトユニットであり、これらが光源となって液晶表示パネルへ光を投射する。液晶表示パネル、光源、配線基板712、FPC711等は、ベゼル717で保持及び保護されている。
(実施の形態6)
本発明の液晶表示装置を備えた電子機器として、テレビジョン装置(単にテレビ、又はテレビジョン受信機ともよぶ)、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話装置(単に携帯電話機、携帯電話ともよぶ)、PDA等の携帯情報端末、携帯型ゲーム機、コンピュータ用のモニター、コンピュータ、カーオーディオ等の音響再生装置、家庭用ゲーム機等の記録媒体を備えた画像再生装置等が挙げられる。その好ましい形態について、図8を参照して説明する。
図8(A)に示すテレビジョン装置は、本体8001、表示部8002等を含んでいる。表示部8002は、本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能なテレビジョン装置を提供することができる。
図8(B)に示す携帯情報端末機器は、本体8101、表示部8102等を含んでいる。表示部8102は、本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能な携帯情報端末機器を提供することができる。
図8(C)に示すデジタルビデオカメラは、本体8201、表示部8202等を含んでいる。表示部8202は本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能なデジタルビデオカメラを提供することができる。
図8(D)に示す携帯電話機は、本体8301、表示部8302等を含んでいる。表示部8302は、本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能な携帯電話機を提供することができる。
図8(E)に示す携帯型のテレビジョン装置は、本体8401、表示部8402等を含んでいる。表示部8402は、本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能な携帯型のテレビジョン装置を提供することができる。また、テレビジョン装置としては、携帯電話機などの携帯端末に搭載する小型のものから、持ち運びをすることができる中型のもの、また、大型のもの(例えば40インチ以上)まで、幅広いものに、本発明の液晶表示装置を適用することができる。
図8(F)に示す液晶モニタは、本体8501、表示部8502等を含んでいる。表示部8502は、本発明の液晶表示装置を適用することができる。なお、本発明の液晶表示装置では、アクティブマトリクス基板上に遮光膜が形成されているため、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる。これにより、視認性の高い画像表示が実現可能な液晶モニタを提供することができる。
このように、画素電極間等の部分からの光漏れを防ぐことができる本発明の液晶表示装置をその表示部に用いることにより、視認性の高い画像表示が実現可能な電子機器を提供することができる。
アクティブマトリクス基板の構造を説明する図。 アクティブマトリクス基板の平面図および断面図。 アクティブマトリクス基板の平面図および断面図。 アクティブマトリクス基板の平面図および断面図。 本発明の液晶表示パネルを説明する図。 本発明の液晶表示パネルの駆動回路について説明する図。 液晶表示装置について説明する図。 電子機器について説明する図。
符号の説明
101 基板
102 ゲート線
103 ゲート電極
104 絶縁膜
105 第1の半導体膜
106 第1の絶縁体
107 第2の絶縁体
108 ソース領域
109 ドレイン領域
110 ソース電極
111 ドレイン電極
112 第1の遮光膜
113 ソース線
114 第2の遮光膜
115 保護膜
116 画素電極
117 補助配線
120 TFT
201 基板
203 第1の導電膜
204 ゲート線
205 保持容量線
206 第1の絶縁体
207 ゲート電極
208 絶縁膜
209 第1の半導体膜
210 第2の絶縁体
211 第3の絶縁体
212 ソース領域
213 ドレイン領域
214 ソース電極
215 ドレイン電極
216 ソース線
217 第1の遮光膜
218 第2の遮光膜
219 第3の遮光膜
220 チャネル形成領域
221 保護膜
222 画素電極
223 補助配線
224 保持容量
225 TFT
501 第1の基板
502 第2の基板
503 第1のシール材
504 第2のシール材
505 画素部
506 駆動回路部
510 液晶素子
511 第1の電極
512 液晶層
513 駆動用TFT
514 着色層(カラーフィルタ)
515 第2の電極
516 配向膜
517 配向膜
518 スペーサ
519 接続配線
520 FPC
521 異方性導電樹脂
600 基板
601 画素部
602 ソース信号線駆動回路
603a、603b ゲート信号線駆動回路
605 ICチップ
606 FPC(フレキシブルプリントサーキット)
701 アクティブマトリクス基板
702 対向基板
703 シール材
704 対向電極
705 液晶層
706 着色膜
707 偏光板
708 偏光板
709 保護膜
710 接続端子
711 FPC
712 配線基板
713 外部回路
714 冷陰極管
715 反射板
716 光学フィルム
717 ベゼル
718 配向膜
8001 本体
8002 表示部
8101 本体
8102 表示部
8201 本体
8202 表示部
8301 本体
8302 表示部
8401 本体
8402 表示部
8501 本体
8502 表示部

Claims (3)

  1. ゲート線及びゲート電極として機能する第1の導電膜と、
    記第1の導電膜上に形成された第1の絶縁膜と、
    前記第1の絶縁膜上に形成された第1の半導体膜と、
    前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体及び第2の絶縁体と、
    前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、及び前記第2の絶縁体上に形成された第2の半導体膜と、
    前記第2の半導体膜上に形成された第2の導電膜と、を有し、
    前記第1の半導体膜上に形成された前記第2の半導体膜は、ソース領域又はドレイン領域を有し、
    前記第1の半導体膜上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、遮光膜の機能を有し、
    前記第1の半導体膜上に前記第2の半導体膜の前記ソース領域又は前記ドレイン領域を介して設けられた第2の導電膜は、ソース電極又はドレイン電極の機能を有し、
    前記第1の絶縁体上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、遮光膜の機能を有し、
    前記第2の絶縁体上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、ソース線の機能を有することを特徴とする液晶表示装置。
  2. ゲート線及びゲート電極として機能する第1の導電膜と、
    記第1の導電膜と同一の膜から形成された保持容量線と、
    前記第1の導電膜上に形成された第1の絶縁膜と、
    前記第1の絶縁膜上に形成された第1の半導体膜と、
    前記第1の半導体膜上に形成された第1の絶縁体と、
    前記第1の導電膜と前記保持容量線上に前記第1の半導体膜を介して設けられた第2の絶縁体と、
    前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、及び前記第2の絶縁体上に形成された第2の半導体膜と、
    前記第2の半導体膜上に形成された第2の導電膜と、
    前記第2の導電膜上に形成された第2の絶縁膜と、
    前記第2の絶縁膜上に形成された画素電極と、を有し、
    前記第1の半導体膜上に形成された前記第2の半導体膜は、ソース領域又はドレイン領域を有し、
    前記第1の半導体膜上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、遮光膜の機能を有し、
    前記第1の半導体膜上に前記第2の半導体膜の前記ソース領域又は前記ドレイン領域を介して設けられた第2の導電膜は、ソース電極又はドレイン電極の機能を有し、
    前記第1の絶縁体上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、遮光膜の機能を有し、
    前記第2の絶縁体上に前記第2の半導体膜を介して設けられた第2の導電膜は、ソース線の機能を有し、
    前記保持容量線と前記画素電極とが重なる部分でなる保持容量を有することを特徴とする液晶表示装置。
  3. ゲート線及びゲート電極として機能する第1の導電膜と、保持容量線を形成し、
    前記第1の導電膜上に第1の絶縁膜を形成し、
    前記第1の絶縁膜上に第1の半導体膜を形成し、
    前記第1の半導体膜上に第1の絶縁体を形成し、
    前記第1の半導体膜と前記保持容量線上に前記第1の半導体膜を介して設けられた第2の絶縁体を形成し、
    前記第1の半導体膜、前記第1の絶縁体、及び前記第2の絶縁体上に第2の半導体膜を形成し、
    前記第1の半導体膜上に形成された前記第2の半導体膜は、ソース領域又はドレイン領域を有し、
    前記第2の半導体膜上に遮光性の第2の導電膜を形成し、
    前記第2の半導体膜上に前記第2の導電膜を形成することで前記ソース領域上にソース電極、前記ドレイン領域上にドレイン電極、前記第1の絶縁体上の前記第2の半導体膜上に遮光膜、前記第2の絶縁体上の前記第2の半導体膜上にソース線をそれぞれ同時に形成し、
    前記ソース電極、前記ドレイン電極、前記遮光膜、及び前記ソース線上に第2の絶縁膜を形成し、
    前記第2の絶縁膜上に、画素電極を形成し、
    前記保持容量線と前記画素電極とが重なる部分でなる保持容量を形成することを特徴とする液晶表示装置の作製方法。
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