JPH05173177A - 薄膜トランジスタ基板およびその製造方法ならびに液晶表示パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ゲート電極とソース、ドレイン電極とが短絡す
るのを防止する。 【構成】下部透明ガラス基板ＳＵＢ１にパラジウムを１
原子％含むアルミニウムからなる第２導電膜ｇ２を形成
し、第２導電膜ｇ２を選択的にかつ端面を下部透明ガラ
ス基板ＳＵＢ１に対して５０度以下傾斜させてエッチン
グし、第２導電膜ｇ２の上部を陽極酸化して、ゲート電
極ＧＴおよび陽極酸化膜ＡＯＦを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタ基
板、特に薄膜トランジスタ等を使用したアクティブ・マ
トリクス方式の液晶表示装置等の薄膜トランジスタ基板
およびその製造方法ならびに液晶表示パネルおよび液晶
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクティブ・マトリクス方式の液晶表示
装置は、マトリクス状に配列された複数の画素電極のそ
れぞれに対応して非線形素子（スイッチング素子）を設
けたものである。各画素における液晶は理論的には常時
駆動（デューティ比１．０）されているので、時分割駆
動方式を採用している、いわゆる単純マトリクス方式と
比べてアクティブ方式はコントラストが良く、特にカラ
ー液晶表示装置では欠かせない技術となりつつある。ス
イッチング素子として代表的なものとしては薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）がある。

【０００３】従来のアクティブ・マトリクス方式の液晶
表示装置の薄膜トランジスタ基板においては、ゲート電
極の端面が下部透明ガラス基板に対して直角である。

【０００４】また、従来のアクティブ・マトリクス方式
の液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の製造方法にお
いては、端面が下部透明ガラス基板に対して直角である
パラジウム、シリコン等を含むアルミニウム膜の上部を
陽極酸化して、ゲート電極およびゲート絶縁膜を形成し
ている。

【０００５】なお、薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、たとえば「冗
長構成を採用した１２．５型アクティブ・マトリクス方
式カラー液晶ディスプレイ」、日経エレクトロニクス、
頁１９３〜２１０、１９８６年１２月１５日、日経マグ
ロウヒル社発行、で知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような薄膜トラン
ジスタ基板においては、ゲート電極の端部に電界が集中
するから、ゲート電極とソース、ドレイン電極とが短絡
することがある。

【０００７】また、アルミニウム膜の端面を下部透明ガ
ラス基板に対して直角としたときには、陽極酸化時にア
ルミニウム膜の体積が１．５倍に増加するから、陽極酸
化時に陽極酸化膜の角部に応力集中が発生するので、陽
極酸化膜の角部にクラックが発生するため、ゲート電極
とソース、ドレイン電極とが短絡することがある。

【０００８】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、ゲート電極とソース、ドレイン電極とが
短絡することがない薄膜トランジスタ基板、その製造方
法、液晶表示パネル、液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の薄膜トランジスタ基板においては、薄膜
トランジスタのゲート電極の端面の基板に対する傾斜角
を５０度以下にする。

【００１０】また、この発明の薄膜トランジスタ基板の
製造方法においては、基板に金属膜を形成し、上記金属
膜を選択的にかつ端面を傾斜させてエッチングし、上記
金属膜の上部を陽極酸化して、ゲート電極およびゲート
絶縁膜を形成する。

【００１１】また、この発明の液晶表示パネルにおいて
は、薄膜トランジスタのゲート電極の端面の基板に対す
る傾斜角を５０度以下にした薄膜トランジスタ基板を設
ける。

【００１２】また、この発明の液晶表示装置において
は、薄膜トランジスタのゲート電極の端面の基板に対す
る傾斜角を５０度以下にした薄膜トランジスタ基板を有
する液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに映像信号
を与えるための映像信号駆動回路と、上記液晶表示パネ
ルに走査信号を与えるための走査回路と、上記映像信号
駆動回路、上記走査回路に上記液晶表示パネル用の情報
を与えるための制御回路とを設ける。

【００１３】

【作用】この薄膜トランジスタ基板、液晶表示パネル、
液晶表示装置においては、ゲート電極の端部に電界が集
中することがない。

【００１４】また、この薄膜トランジスタ基板の製造方
法においては、薄膜トランジスタのゲート電極の端面が
基板に対して傾斜するから、ゲート電極の端部に電界が
集中することがなく、しかも陽極酸化時に陽極酸化膜の
角部に応力集中が発生しないから、陽極酸化膜の角部に
クラックが発生しない。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の構成について、アクティブ
・マトリクス方式のカラー液晶表示装置の薄膜トランジ
スタ基板、液晶表示パネルにこの発明を適用した実施例
とともに説明する。

【００１６】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。

【００１７】図２はこの発明が適用されるアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺
を示す平面図、図３は図２の３−３切断線における断面
と表示パネルのシール部付近の断面を示す図、図４は図
２の４−４切断線における断面図である。また、図７
(要部平面図)には図２に示す画素を複数配置したときの
平面図を示す。

【００１８】（画素配置）図２に示すように、各画素は
隣接する２本の走査信号線（ゲート信号線または水平信
号線）ＧＬと、隣接する２本の映像信号線（ドレイン信
号線または垂直信号線）ＤＬとの交差領域内（４本の信
号線で囲まれた領域内）に配置されている。各画素は薄
膜トランジスタＴＦＴ、透明画素電極ＩＴＯ１および保
持容量素子Ｃaddを含む。走査信号線ＧＬは列方向に延
在し、行方向に複数本配置されている。映像信号線ＤＬ
は行方向に延在し、列方向に複数本配置されている。

【００１９】（表示部断面全体構造）図３に示すよう
に、液晶ＬＣを基準に下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に
は薄膜トランジスタＴＦＴおよび透明画素電極ＩＴＯ１
が形成され、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側にはカラー
フィルタＦＩＬ、遮光用ブラックマトリクスパターンを
形成する遮光膜ＢＭが形成されている。下部透明ガラス
基板ＳＵＢ１はたとえば１．１mm程度の厚さで構成され
ている。また、透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の両
面にはディップ処理等によって形成された酸化シリコン
膜ＳＩＯが設けられている。このため、透明ガラス基板
ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の表面に鋭い傷があったとしても、
鋭い傷を酸化シリコン膜ＳＩＯで覆うことができるの
で、走査信号線ＧＬ、カラーフィルタＦＩＬが損傷する
のを有効に防止することができる。

【００２０】図３の中央部は一画素部分の断面を示して
いるが、左側は透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の左
側縁部分で外部引出配線の存在する部分の断面を示して
おり、右側は透明ガラス基板ＳＵＢ１、ＳＵＢ２の右側
縁部分で外部引出配線の存在しない部分の断面を示して
いる。

【００２１】図３の左側、右側のそれぞれに示すシール
材ＳＬは液晶ＬＣを封止するように構成されており、液
晶封入口（図示せず）を除く透明ガラス基板ＳＵＢ１、
ＳＵＢ２の縁周囲全体に沿って形成されている。シール
材ＳＬはたとえばエポキシ樹脂で形成されている。

【００２２】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側の共通透明
画素電極ＩＴＯ２は、少なくとも一個所において、銀ペ
ースト材ＳＩＬによって下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側
に形成された外部引出配線に接続されている。この外部
引出配線はゲート端子ＧＴＭ、ドレイン端子ＤＴＭと同
一製造工程で形成される。

【００２３】配向膜ＯＲＩ１、ＯＲＩ２、透明画素電極
ＩＴＯ１、共通透明画素電極ＩＴＯ２、絶縁膜ＧＩのそ
れぞれの層は、シール材ＳＬの内側に形成される。偏光
板ＰＯＬ１、ＰＯＬ２はそれぞれ下部透明ガラス基板Ｓ
ＵＢ１、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の外側の表面に形
成されている。

【００２４】液晶ＬＣは液晶分子の向きを設定する下部
配向膜ＯＲＩ１と上部配向膜ＯＲＩ２との間に封入さ
れ、シール材ＳＬによってシールされている。

【００２５】下部配向膜ＯＲＩ１は下部透明ガラス基板
ＳＵＢ１側の保護膜ＰＳＶ１の上部に形成される。

【００２６】上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の内側（液晶
ＬＣ側）の表面には、遮光膜ＢＭ、カラーフィルタＦＩ
Ｌ、保護膜ＰＳＶ２、共通透明画素電極ＩＴＯ２（ＣＯ
Ｍ）および上部配向膜ＯＲＩ２が順次積層して設けられ
ている。

【００２７】この液晶表示装置は下部透明ガラス基板Ｓ
ＵＢ１側、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２側のそれぞれの
層を別々に形成し、その後厚さ７．３μｍのスペーサ
（図示せず）を用いて下部透明ガラス基板ＳＵＢ１と上
部透明ガラス基板ＳＵＢ２とを重ね合わせ、下部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ１と上部透明ガラス基板ＳＵＢ２との間
に液晶ＬＣを封入することによって組み立てられる。

【００２８】（薄膜トランジスタＴＦＴ）薄膜トランジ
スタＴＦＴは、ゲート電極ＧＴに正のバイアスを印加す
ると、ソース−ドレイン間のチャネル抵抗が小さくな
り、バイアスを零にすると、チャネル抵抗は大きくなる
ように動作する。

【００２９】各画素の薄膜トランジスタＴＦＴは、画素
内において２つ(複数)に分割され、薄膜トランジスタ
（分割薄膜トランジスタ）ＴＦＴ１およびＴＦＴ２で構
成されている。薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２の
それぞれは実質的に同一サイズ（チャネル長、チャネル
幅が同じ）で構成されている。この分割された薄膜トラ
ンジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれは、主にゲート
電極ＧＴ、ゲート絶縁膜ＧＩ、ｉ型（真性、intrinsi
c、導電型決定不純物がドープされていない）非晶質シ
リコン（Ｓｉ）からなるｉ型半導体層ＡＳ、一対のソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２で構成されている。
なお、ソース・ドレインは本来その間のバイアス極性に
よって決まり、この液晶表示装置の回路ではその極性は
動作中反転するので、ソース・ドレインは動作中入れ替
わると理解されたい。しかし、以下の説明では、便宜上
一方をソース、他方をドレインと固定して表現する。

【００３０】（ゲート電極ＧＴ）ゲート電極ＧＴは図８
（図２の第２導電膜ｇ２およびｉ型半導体層ＡＳのみを
描いた平面図）に詳細に示すように、走査信号線ＧＬか
ら垂直方向（図２および図８において上方向）に突出す
る形状で構成されている（Ｔ字形状に分岐されてい
る）。ゲート電極ＧＴは薄膜トランジスタＴＦＴ１、Ｔ
ＦＴ２のそれぞれの形成領域まで突出するように構成さ
れている。薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれ
ぞれのゲート電極ＧＴは、一体に（共通ゲート電極とし
て）構成されており、走査信号線ＧＬに連続して形成さ
れている。ゲート電極ＧＴは、単層の第２導電膜ｇ２で
構成する。第２導電膜ｇ２はたとえばスパッタで形成さ
れたアルミニウム膜を用い、１０００〜５５００Å程度
の膜厚で形成する。また、ゲート電極ＧＴ上にはアルミ
ニウムの陽極酸化膜ＡＯＦが設けられている。

【００３１】このゲート電極ＧＴは図２、図３および図
８に示されているように、ｉ型半導体層ＡＳを完全に覆
うよう（下方からみて）それより大き目に形成される。
したがって、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１の下方に蛍光
灯等のバックライトＢＬを取り付けた場合、この不透明
なアルミニウムからなるゲート電極ＧＴが影となって、
ｉ型半導体層ＡＳにはバックライト光が当たらず、光照
射による導電現象すなわち薄膜トランジスタＴＦＴのオ
フ特性劣化は起きにくくなる。なお、ゲート電極ＧＴの
本来の大きさは、ソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ
２との間をまたがるに最低限必要な（ゲート電極ＧＴと
ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２との位置合わせ
余裕分も含めて）幅を持ち、チャネル幅Ｗを決めるその
奥行き長さはソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ２と
の間の距離（チャネル長）Ｌとの比、すなわち相互コン
ダクタンスgmを決定するファクタＷ／Ｌをいくつにする
かによって決められる。

【００３２】この液晶表示装置におけるゲート電極ＧＴ
の大きさはもちろん、上述した本来の大きさよりも大き
くされる。

【００３３】また、図１４に示すように、ゲート端子Ｇ
Ｔの端面の下部透明ガラス基板ＳＵＢ１に対する傾斜角
θが１５〜５０度である。そして、図１５はゲート端子
ＧＴの端面の傾斜角θとゲート端子ＧＴの端部への電界
集中係数との関係を示すグラフである。このグラフから
明らかなように、ゲート端子ＧＴの端面の傾斜角θが５
０度以下であるときには、ゲート電極ＧＴの端部に電界
が集中することがないから、ゲート電極ＧＴとソース電
極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２とが短絡することがな
い。

【００３４】（走査信号線ＧＬ）走査信号線ＧＬは第２
導電膜ｇ２で構成されている。この走査信号線ＧＬの第
２導電膜ｇ２はゲート電極ＧＴの第２導電膜ｇ２と同一
製造工程で形成され、かつ一体に構成されている。ま
た、走査信号線ＧＬ上にはアルミニウムの陽極酸化膜Ａ
ＯＦが設けられている。

【００３５】また、図１６に示すように、走査信号線Ｇ
Ｌの端面の下部透明ガラス基板ＳＵＢ１に対する傾斜角
が１５〜５０度である。このため、走査信号線ＤＬが走
査信号線ＧＬとの交差部で断線することがないから、歩
留が１０％向上する。また、走査信号線ＧＬの端面の傾
斜角が１５度以上であるから、図１６に示す走査信号線
ＧＬの細り幅ｗが１μｍ以下になるので、走査信号線Ｇ
Ｌが断線することがない。

【００３６】（絶縁膜ＧＩ）絶縁膜ＧＩは薄膜トランジ
スタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれのゲート絶縁膜とし
て使用される。絶縁膜ＧＩはゲート電極ＧＴおよび走査
信号線ＧＬの上層に形成されている。絶縁膜ＧＩはたと
えばプラズマＣＶＤで形成された窒化シリコン膜を用
い、１２００〜２７００Åの膜厚（この液晶表示装置で
は、２０００Å程度の膜厚）で形成する。

【００３７】（ｉ型半導体層ＡＳ）ｉ型半導体層ＡＳ
は、図８に示すように、複数に分割された薄膜トランジ
スタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のそれぞれのチャネル形成領域
として使用される。ｉ型半導体層ＡＳは非晶質シリコン
膜または多結晶シリコン膜で形成し、２００〜２２００
Åの膜厚（この液晶表示装置では、２０００Å程度の膜
厚）で形成する。

【００３８】このｉ型半導体層ＡＳは、供給ガスの成分
を変えてＳｉ₃Ｎ₄からなるゲート絶縁膜として使用され
る絶縁膜ＧＩの形成に連続して、同じプラズマＣＶＤ装
置で、しかもそのプラズマＣＶＤ装置から外部に露出す
ることなく形成される。また、オーミックコンタクト用
のリン（Ｐ）を２．５％ドープしたＮ(＋)型半導体層ｄ
０（図３）も同様に連続して２００〜５００Åの膜厚
（この液晶表示装置では、３００Å程度の膜厚）で形成
される。しかる後、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１はＣＶ
Ｄ装置から外に取り出され、写真処理技術によりＮ(＋)
型半導体層ｄ０およびｉ型半導体層ＡＳは図２、図３お
よび図８に示すように独立した島状にパターニングされ
る。

【００３９】ｉ型半導体層ＡＳは、図２および図８に詳
細に示すように、走査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとの
交差部（クロスオーバ部）の両者間にも設けられてい
る。この交差部のｉ型半導体層ＡＳは交差部における走
査信号線ＧＬと映像信号線ＤＬとの短絡を低減する。

【００４０】（透明画素電極ＩＴＯ１）透明画素電極Ｉ
ＴＯ１は液晶表示部の画素電極の一方を構成する。

【００４１】透明画素電極ＩＴＯ１は薄膜トランジスタ
ＴＦＴ１のソース電極ＳＤ１および薄膜トランジスタＴ
ＦＴ２のソース電極ＳＤ１に接続されている。このた
め、薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２のうちの１つ
たとえば薄膜トランジスタＴＦＴ１に欠陥が発生したと
きには、製造工程においてレーザ光等によって、薄膜ト
ランジスタＴＦＴ１と映像信号線ＤＬとを切り離すとと
もに、薄膜トランジスタＴＦＴ１と透明画素電極ＩＴＯ
１とを切り離せば、点欠陥、線欠陥にはならず、しかも
２つの薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦＴ２に同時に欠
陥が発生することはほとんどないから、点欠陥が発生す
る確率を極めて小さくすることができる。

【００４２】透明画素電極ＩＴＯ１は第１導電膜ｄ１に
よって構成されており、この第１導電膜ｄ１はスパッタ
リングで形成された透明導電膜（Indium-Tin-Oxide Ｉ
ＴＯ：ネサ膜）からなり、１０００〜２０００Åの膜厚
（この液晶表示装置では、１４００Å程度の膜厚）で形
成される。

【００４３】（ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ
２）複数に分割された薄膜トランジスタＴＦＴ１、ＴＦ
Ｔ２のそれぞれのソース電極ＳＤ１とドレイン電極ＳＤ
２とは、図２、図３および図９（図２の第１〜第３導電
膜ｄ１〜ｄ３のみを描いた平面図）で詳細に示すよう
に、ｉ型半導体層ＡＳ上にそれぞれ離隔して設けられて
いる。

【００４４】ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２の
それぞれは、Ｎ(＋)型半導体層ｄ０に接触する下層側か
ら、第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を順次重ね合わせ
て構成されている。ソース電極ＳＤ１の第２導電膜ｄ２
および第３導電膜ｄ３は、ドレイン電極ＳＤ２の第２導
電膜ｄ２および第３導電膜ｄ３と同一製造工程で形成さ
れる。

【００４５】第２導電膜ｄ２はスパッタで形成したクロ
ム膜を用い、５００〜１０００Åの膜厚（この液晶表示
装置では、６００Å程度の膜厚）で形成する。クロム膜
は膜厚を厚く形成するとストレスが大きくなるので、２
０００Å程度の膜厚を越えない範囲で形成する。クロム
膜はＮ(＋)型半導体層ｄ０との接触が良好である。クロ
ム膜は後述する第３導電膜ｄ３のアルミニウムがＮ(＋)
型半導体層ｄ０に拡散することを防止するいわゆるバリ
ア層を構成する。第２導電膜ｄ２として、クロム膜の他
に高融点金属（Ｍｏ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ）膜、高融点金属
シリサイド（ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂、ＷＳ
ｉ₂）膜を用いてもよい。

【００４６】第３導電膜ｄ３はアルミニウムのスパッタ
リングで３０００〜５０００Åの膜厚（この液晶表示装
置では、４０００Å程度の膜厚）に形成される。アルミ
ニウム膜はクロム膜に比べてストレスが小さく、厚い膜
厚に形成することが可能で、ソース電極ＳＤ１、ドレイ
ン電極ＳＤ２および映像信号線ＤＬの抵抗値を低減する
ように構成されている。第３導電膜ｄ３としてアルミニ
ウム膜の他にシリコンや銅（Ｃｕ）を添加物として含有
させたアルミニウム膜を用いてもよい。

【００４７】第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を写真処
理で同時にパターニングした後、同じ写真処理用マスク
を用いて、あるいは第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を
マスクとして、Ｎ(＋)型半導体層ｄ０が除去される。つ
まり、ｉ型半導体層ＡＳ上に残っていたＮ(＋)型半導体
層ｄ０は第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３以外の部分が
セルフアラインで除去される。このとき、Ｎ(＋)型半導
体層ｄ０はその厚さ分は全て除去されるようエッチング
されるので、ｉ型半導体層ＡＳも若干その表面部分でエ
ッチングされるが、その程度はエッチング時間で制御す
ればよい。

【００４８】ソース電極ＳＤ１は透明画素電極ＩＴＯ１
に接続されている。ソース電極ＳＤ１は、ｉ型半導体層
ＡＳの段差形状（第２導電膜ｇ２の膜厚、陽極酸化膜Ａ
ＯＦの膜厚、ｉ型半導体層ＡＳの膜厚およびＮ(＋)型半
導体層ｄ０の膜厚を加算した膜厚に相当する段差）に沿
って構成されている。具体的には、ソース電極ＳＤ１
は、ｉ型半導体層ＡＳの段差形状に沿って形成された第
２導電膜ｄ２と、この第２導電膜ｄ２の上部に形成した
第３導電膜ｄ３とで構成されている。ソース電極ＳＤ１
の第３導電膜ｄ３は第２導電膜ｄ２のクロム膜がストレ
スの増大から厚く形成できず、ｉ型半導体層ＡＳの段差
形状を乗り越えられないので、このｉ型半導体層ＡＳを
乗り越えるために構成されている。つまり、第３導電膜
ｄ３は厚く形成することでステップカバレッジを向上し
ている。第３導電膜ｄ３は厚く形成できるので、ソース
電極ＳＤ１の抵抗値（ドレイン電極ＳＤ２や映像信号線
ＤＬについても同様）の低減に大きく寄与している。

【００４９】（保護膜ＰＳＶ１）薄膜トランジスタＴＦ
Ｔおよび透明画素電極ＩＴＯ１上には保護膜ＰＳＶ１が
設けられている。保護膜ＰＳＶ１は主に薄膜トランジス
タＴＦＴを湿気等から保護するために形成されており、
透明性が高くしかも耐湿性の良いものを使用する。保護
膜ＰＳＶ１はたとえばプラズマＣＶＤ装置で形成した酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜で形成されており、１μ
ｍ程度の膜厚で形成する。

【００５０】（ゲート端子ＧＴＭ、ドレイン端子ＤＴ
Ｍ）図５に示すように、ゲート端子ＧＴＭは第１導電膜
ｇ１と第１導電膜ｄ１とで構成されている。

【００５１】また、図６に示すように、ドレイン端子Ｄ
ＴＭは第１導電膜ｇ１と第１導電膜ｄ１とで構成されて
いる。

【００５２】第１導電膜ｇ１はたとえばスパッタで形成
されたクロム（Ｃｒ）膜を用い、１０００Å程度の膜厚
で形成する。

【００５３】（遮光膜ＢＭ）上部透明ガラス基板ＳＵＢ
２側には、外部光（図３では上方からの光）がチャネル
形成領域として使用されるｉ型半導体層ＡＳに入射され
ないように、遮光膜ＢＭが設けられ、遮光膜ＢＭは図１
０のハッチングに示すようなパターンとされている。な
お、図１０は図２におけるＩＴＯ膜からなる第１導電膜
ｄ１、カラーフィルタＦＩＬおよび遮光膜ＢＭのみを描
いた平面図である。遮光膜ＢＭは光に対する遮蔽性が高
いたとえばアルミニウム膜やクロム膜等で形成されてお
り、この液晶表示装置ではクロム膜がスパッタリングで
１３００Å程度の膜厚に形成される。

【００５４】したがって、薄膜トランジスタＴＦＴ１、
ＴＦＴ２のｉ型半導体層ＡＳは上下にある遮光膜ＢＭお
よび大き目のゲート電極ＧＴによってサンドイッチにさ
れ、その部分は外部の自然光やバックライト光が当たら
なくなる。遮光膜ＢＭは図１０のハッチング部分で示す
ように、画素の周囲に形成され、つまり遮光膜ＢＭは格
子状に形成され（ブラックマトリクス）、この格子で１
画素の有効表示領域が仕切られている。したがって、各
画素の輪郭が遮光膜ＢＭによってはっきりとし、コント
ラストが向上する。つまり、遮光膜ＢＭはｉ型半導体層
ＡＳに対する遮光とブラックマトリクスとの２つの機能
をもつ。

【００５５】また、透明画素電極ＩＴＯ１のラビング方
向の根本側のエッジ部に対向する部分（図２右下部分）
が遮光膜ＢＭによって遮光されているから、上記部分に
ドメインが発生したとしても、ドメインが見えないの
で、表示特性が劣化することはない。

【００５６】なお、バックライトを上部透明ガラス基板
ＳＵＢ２側に取り付け、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１を
観察側（外部露出側）とすることもできる。

【００５７】（カラーフィルタＦＩＬ）カラーフィルタ
ＦＩＬはアクリル樹脂等の樹脂材料で形成される染色基
材に染料を着色して構成されている。カラーフィルタＦ
ＩＬは画素に対向する位置にストライプ状に形成され
（図１１）、染め分けられている（図１１は図７の第１
導電膜膜ｄ１、遮光膜ＢＭおよびカラーフィルタＦＩＬ
のみを描いたもので、Ｂ、Ｒ、Ｇの各カラーフィルター
ＦＩＬはそれぞれ、４５°、１３５°、クロスのハッチ
を施してある）。カラーフィルタＦＩＬは図１０に示す
ように透明画素電極ＩＴＯ１の全てを覆うように大き目
に形成され、遮光膜ＢＭはカラーフィルタＦＩＬおよび
透明画素電極ＩＴＯ１のエッジ部分と重なるよう透明画
素電極ＩＴＯ１の周縁部より内側に形成されている。

【００５８】カラーフィルタＦＩＬは次のように形成す
ることができる。まず、上部透明ガラス基板ＳＵＢ２の
表面に染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤
色フィルタ形成領域以外の染色基材を除去する。この
後、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施し、赤色
フィルタＲを形成する。つぎに、同様な工程を施すこと
によって、緑色フィルタＧ、青色フィルタＢを順次形成
する。

【００５９】（保護膜ＰＳＶ２）保護膜ＰＳＶ２はカラ
ーフィルタＦＩＬを異なる色に染め分けた染料が液晶Ｌ
Ｃに漏れることを防止するために設けられている。保護
膜ＰＳＶ２はたとえばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の
透明樹脂材料で形成されている。

【００６０】（共通透明画素電極ＩＴＯ２）共通透明画
素電極ＩＴＯ２は、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１側に画
素ごとに設けられた透明画素電極ＩＴＯ１に対向し、液
晶ＬＣの光学的な状態は各画素電極ＩＴＯ１と共通透明
画素電極ＩＴＯ２との間の電位差（電界）に応答して変
化する。この共通透明画素電極ＩＴＯ２にはコモン電圧
Ｖcomが印加されるように構成されている。コモン電圧
Ｖcomは映像信号線ＤＬに印加されるロウレベルの駆動
電圧Ｖｄminとハイレベルの駆動電圧Ｖｄmaxとの中間電
位である。

【００６１】（表示装置全体等価回路）表示マトリクス
部の等価回路とその周辺回路の結線図を図１２に示す。
同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応し
て描かれている。ＡＲは複数の画素を二次元状に配列し
たマトリクス・アレイである。

【００６２】図中、Ｘは映像信号線ＤＬを意味し、添字
Ｇ、ＢおよびＲがそれぞれ緑、青および赤画素に対応し
て付加されている。Ｙは走査信号線ＧＬを意味し、添字
１，２，３，…，endは走査タイミングの順序に従って
付加されている。

【００６３】映像信号線Ｘ（添字省略）は交互に上側
（または奇数）映像信号駆動回路Ｈｅ、下側（または偶
数）映像信号駆動回路Ｈｏに接続されている。

【００６４】走査信号線Ｙ（添字省略）は垂直走査回路
Ｖに接続されている。

【００６５】ＳＵＰは１つの電圧源から複数の分圧した
安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト（上
位演算処理装置）からのＣＲＴ（陰極線管）用の情報を
ＴＦＴ液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路
である。

【００６６】（保持容量素子Ｃaddの構造）透明画素電
極ＩＴＯ１は、薄膜トランジスタＴＦＴと接続される端
部と反対側の端部において、隣りの走査信号線ＧＬと重
なるように形成されている。この重ね合わせは、図４か
らも明らかなように、透明画素電極ＩＴＯ１を一方の電
極ＰＬ２とし、隣りの走査信号線ＧＬを他方の電極ＰＬ
１とする保持容量素子（静電容量素子）Ｃaddを構成す
る。この保持容量素子Ｃaddの誘電体膜は、薄膜トラン
ジスタＴＦＴのゲート絶縁膜として使用される絶縁膜Ｇ
Ｉおよび陽極酸化膜ＡＯＦで構成されている。

【００６７】保持容量素子Ｃaddは、図８からも明らか
なように、走査信号線ＧＬの第２導電膜ｇ２の幅を広げ
た部分に形成されている。なお、映像信号線ＤＬと交差
する部分の第２導電膜ｇ２は映像信号線ＤＬとの短絡の
確率を小さくするため細くされている。

【００６８】保持容量素子Ｃaddを構成するために重ね
合わされる透明画素電極ＩＴＯ１と電極ＰＬ１との間の
一部には、ソース電極ＳＤ１と同様に、段差形状を乗り
越える際に透明画素電極ＩＴＯ１が断線しないように、
第２導電膜ｄ２および第３導電膜ｄ３で構成された島領
域が設けられている。この島領域は、透明画素電極ＩＴ
Ｏ１の面積（開口率）を低下しないように、できる限り
小さく構成する。

【００６９】（保持容量素子Ｃaddの等価回路とその動
作）図２に示される画素の等価回路を図１３に示す。図
１３において、Ｃgsは薄膜トランジスタＴＦＴのゲート
電極ＧＴとソース電極ＳＤ１との間に形成される寄生容
量である。寄生容量Ｃgsの誘電体膜は絶縁膜ＧＩおよび
陽極酸化膜ＡＯＦである。Ｃpixは透明画素電極ＩＴＯ
１（ＰＩＸ）と共通透明画素電極ＩＴＯ２（ＣＯＭ）と
の間に形成される液晶容量である。液晶容量Ｃpixの誘
電体膜は液晶ＬＣ、保護膜ＰＳＶ１および配向膜ＯＲＩ
１、ＯＲＩ２である。Ｖlcは中点電位である。

【００７０】保持容量素子Ｃaddは、薄膜トランジスタ
ＴＦＴがスイッチングするとき、中点電位（画素電極電
位）Ｖlcに対するゲート電位変化ΔＶgの影響を低減す
るように働く。この様子を式で表すと、次式のようにな
る。

【００７１】 ΔＶlc＝{Ｃgs/(Ｃgs+Ｃadd+Ｃpix)}×ΔＶg ここで、ΔＶlcはΔＶgによる中点電位の変化分を表わ
す。この変化分ΔＶlcは液晶ＬＣに加わる直流成分の原
因となるが、保持容量Ｃaddを大きくすればする程、そ
の値を小さくすることができる。また、保持容量素子Ｃ
addは放電時間を長くする作用もあり、薄膜トランジス
タＴＦＴがオフした後の映像情報を長く蓄積する。液晶
ＬＣに印加される直流成分の低減は、液晶ＬＣの寿命を
向上し、液晶表示画面の切り替え時に前の画像が残るい
わゆる焼き付きを低減することができる。

【００７２】前述したように、ゲート電極ＧＴはｉ型半
導体層ＡＳを完全に覆うよう大きくされている分、ソー
ス電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２とのオーバラップ面
積が増え、したがって寄生容量Ｃgsが大きくなり、中点
電位Ｖlcはゲート（走査）信号Ｖgの影響を受け易くな
るという逆効果が生じる。しかし、保持容量素子Ｃadd
を設けることによりこのデメリットも解消することがで
きる。

【００７３】保持容量素子Ｃaddの保持容量は、画素の
書込特性から、液晶容量Ｃpixに対して４〜８倍（４・Ｃ
pix＜Ｃadd＜８・Ｃpix）、寄生容量Ｃgsに対して８〜３
２倍（８・Ｃgs＜Ｃadd＜３２・Ｃgs）程度の値に設定す
る。

【００７４】（保持容量素子Ｃadd電極線の結線方法）
保持容量電極線としてのみ使用される初段の走査信号線
ＧＬ（Ｙ₀）は、図１２に示すように、共通透明画素電
極ＩＴＯ２（Ｖcom）に接続する。共通透明画素電極Ｉ
ＴＯ２は、図３に示すように、液晶表示装置の周縁部に
おいて銀ペースト材ＳＬによって外部引出配線に接続さ
れている。しかも、この外部引出配線の一部の導電膜
（ｇ１およびｇ２）は走査信号線ＧＬと同一製造工程で
構成されている。この結果、最終段の保持容量電極線Ｇ
Ｌは、共通透明画素電極ＩＴＯ２に簡単に接続すること
ができる。

【００７５】初段の保持容量電極線Ｙ₀は最終段の走査
信号線Ｙendに接続、Ｖcom以外の直流電位点（交流接地
点）に接続するかまたは垂直走査回路Ｖから１つ余分に
走査パルスＹ₀を受けるように接続してもよい。

【００７６】つぎに、この発明に係る薄膜トランジスタ
基板の製造方法について説明する。まず、７０５９ガラ
ス（商品名）からなる下部透明ガラス基板ＳＵＢ１の両
面に酸化シリコン膜ＳＩＯをディップ処理により設けた
のち、５００℃、６０分間のベークを行なう。つぎに、
下部透明ガラス基板ＳＵＢ１上に膜厚が１１００Åのク
ロムからなる第１導電膜ｇ１をスパッタリングにより設
ける。つぎに、エッチング液として硝酸第２セリウムア
ンモニウム溶液を使用した写真蝕刻技術で第１導電膜ｇ
１を選択的にエッチングすることによって、ゲート端子
ＧＴＭおよびドレイン端子ＤＴＭを形成するとともに、
ゲート端子ＧＴＭを接続する陽極酸化バスライン（図示
せず）、陽極酸化バスラインに接続された陽極酸化パッ
ド（図示せず）を形成する。つぎに、レジストを剥離液
Ｓ５０２（商品名）で除去したのち、Ｏ₂アッシャーを
１分間行なう。つぎに、図１(ａ)に示すように、膜厚が
２８００Åのパラジウムを１原子％含むアルミニウムか
らなる第２導電膜ｇ２をスパッタリングにより設けたの
ち、レジストＲＳＴを設ける。つぎに、図１(ｂ)に示す
ように、エッチング液としてリン酸と硝酸と氷酢酸との
混酸を使用した写真蝕刻技術で第２導電膜ｇ２を選択的
にエッチングすることにより、走査信号線ＧＬ、ゲート
電極ＧＴおよび保持容量素子Ｃaddの電極ＰＬ１を形成
する。この場合、リン酸、硝酸、氷酢酸の比率が３：
１：５の混酸を使用することによりテーパエッチング
し、第２導電膜ｇ２の端面の下部透明ガラス基板ＳＵＢ
１に対する傾斜角を１５〜５０度とする。なお、第２導
電膜ｇ２の端面の傾斜角は混酸の液組成とくに氷酢酸の
濃度により制御することができる。また、ドライエッチ
ングガスとしてＣＣｌ₄、ＳｉＣｌ₄ガスを使用したドラ
イエッチングによりテーパエッチングしてもよい。つぎ
に、図１(ｃ)に示すように、ドライエッチング装置にＳ
Ｆ₆ガスを導入して、シリコン等の残渣を除去したの
ち、レジストＲＳＴを除去する。つぎに、陽極酸化用の
レジストを設けたのち、３％酒石酸をアンモニアにより
ｐＨ７．０±０．５に調整した溶液をエチレングリコー
ル液で１：９に稀釈した液からなる陽極酸化液中に下部
透明ガラス基板ＳＵＢ１の陽極酸化すべき部分を浸漬
し、陽極酸化パッドに陽極酸化電圧を印加することによ
り、図１(ｄ)に示すように、第２導電膜ｇ２を陽極酸化
して、走査信号線ＧＬ、ゲート電極ＧＴ、電極ＰＬ１上
に膜厚が１８００Åの陽極酸化膜ＡＯＦを設ける。この
場合、まず陽極酸化密度が０．５Ａ／ｃｍ²となるよう
に電圧を調整しながら定電流陽極酸化を約１０分間行な
い、陽極酸化電圧が１２５Ｖに達したのち、電圧を１２
５Ｖに保って定電圧陽極酸化を数分〜数十分間行なう。
つぎに、プラズマＣＶＤ装置にアンモニアガス、シラン
ガス、窒素ガスを導入して、膜厚が２０００Åの窒化シ
リコン膜を設け、プラズマＣＶＤ装置にシランガス、水
素ガスを導入して、膜厚が２０００Åのｉ型非晶質シリ
コン膜を設けたのち、プラズマＣＶＤ装置に水素ガス、
ホスフィンガスを導入して、膜厚が３００Åのリンを
２．５％ドーピングしたＮ(＋)型非晶質シリコン膜を設
ける。この場合、下部透明ガラス基板ＳＵＢ１の温度を
３００℃とする。つぎに、ドライエッチングガスとして
ＳＦ₆、ＣＣｌ₄を使用した写真蝕刻技術でＮ(＋)型非晶
質シリコン膜、ｉ型非晶質シリコン膜を選択的にエッチ
ングすることにより、ｉ型半導体層ＡＳを形成する。つ
ぎに、レジストを除去したのち、ドライエッチングガス
としてＳＦ₆を使用した写真蝕刻技術で、窒化シリコン
膜を選択的にエッチングすることによって、絶縁膜ＧＩ
を形成する。つぎに、レジストを除去したのち、膜厚が
１４００ÅのＩＴＯ膜からなる第１導電膜ｄ１をスパッ
タリングにより設ける。つぎに、エッチング液として塩
酸と硝酸との混酸を使用した写真蝕刻技術で第１導電膜
ｄ１を選択的にエッチングすることにより、ゲート端子
ＧＴＭ、ドレイン端子ＤＴＭの最上層および透明画素電
極ＩＴＯ１を形成する。つぎに、膜厚が６００Åのクロ
ムからなる第２導電膜ｄ２をスパッタリングにより設
け、さらに膜厚が４０００Åのアルミニウム−パラジウ
ム、アルミニウム−シリコン、アルミニウム−シリコン
−チタン、アルミニウム−シリコン−銅等からなる第３
導電膜ｄ３をスパッタリングにより設ける。つぎに、写
真蝕刻技術で第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を同時に
選択的にエッチングすることにより、映像信号線ＤＬ、
ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２を形成する。つ
ぎに、レジストを除去する前に、ドライエッチング装置
にＣＣｌ₄、ＳＦ₆を導入して、Ｎ(＋)型非晶質シリコン
膜を選択的にエッチングすることにより、Ｎ(＋)型半導
体層ｄ０を形成する。つぎに、レジストを除去したの
ち、Ｏ₂アッシャーを１分間行なう。つぎに、プラズマ
ＣＶＤ装置にアンモニアガス、シランガス、窒素ガスを
導入して、膜厚が１μｍの窒化シリコン膜を設ける。つ
ぎに、ドライエッチングガスとしてＳＦ₆を使用した写
真蝕刻技術で窒化シリコン膜を選択的にエッチングする
ことによって、保護膜ＰＳＶ１を形成する。つぎに、下
部透明ガラス基板ＳＵＢ１の陽極酸化バスラインが形成
された部分を切り離す。

【００７７】この薄膜トランジスタ基板の製造方法にお
いては、第２導電膜ｇ２の端面の傾斜角を５０度以下に
しているから、ゲート電極ＧＴの端面の傾斜角が５０度
以下になるので、ゲート電極ＧＴの端部に電界が集中す
ることがなく、しかも陽極酸化時に陽極酸化膜ＡＯＦの
角部に応力集中が発生しないので、陽極酸化膜ＡＯＦの
角部にクラックが発生しないため、ゲート電極ＧＴとソ
ース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２とが短絡すること
がなく、歩留が向上し、製造コストを１５％低減するこ
とができる。また、走査信号線ＧＬの端面の下部透明ガ
ラス基板ＳＵＢ１に対する傾斜角が１５〜５０度になる
から、走査信号線ＤＬが走査信号線ＧＬとの交差部で断
線することがなく、しかも図１６に示す走査信号線ＧＬ
の細り幅ｗが１μｍ以下になるので、走査信号線ＧＬが
断線することがない。また、定電流陽極酸化を行なった
のちに定電圧陽極酸化を行なうから、均一な陽極酸化膜
ＡＯＦを得ることができる。

【００７８】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００７９】なお、上述実施例においては、ゲート絶縁
膜として陽極酸化膜ＡＯＦおよび絶縁膜ＧＩを用いた
が、ゲート絶縁膜として陽極酸化膜ＡＯＦのみを用いて
もよい。また、上述実施例においては、窒化シリコン膜
からなる絶縁膜ＧＩを用いたが、酸化シリコン膜からな
る絶縁膜を用いてもよい。また、上述実施例において
は、陽極酸化膜ＡＯＦの膜厚を１８００Åとしたが、ゲ
ート電極ＧＴとソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２
との間には最高約２５Ｖの電圧が印加されるから、陽極
酸化膜ＡＯＦの膜厚を５００Åとしてもよい。また、上
述実施例においては、画素が列をなすように配置した
が、画素を半ピッチずらして配置してもよい。また、上
述実施例においては、保持容量素子Ｃaddを設けたが、
保持容量素子Ｃaddを設けなくともよく、電極がゲート
電極とは別に形成された他の蓄積容量を設けてもよい。
また、上述実施例においては、金属膜としてパラジウム
を１原子％含むアルミニウムからなる第２導電膜ｇ２を
用いたが、金属膜としてパラジウム、シリコン、タンタ
ル、チタンを０．３原子％以上含むアルミニウム膜を用
いてもよい。また、上述実施例においては、クロムから
なる第１導電膜ｇ１によりゲート端子ＧＴＭ、ドレイン
端子ＤＴＭを構成したが、タンタルからなる導電膜によ
りゲート端子ＧＴＭ、ドレイン端子ＤＴＭを構成しても
よい。また、上述実施例においては、第１導電膜ｄ１を
選択的にエッチングすることにより透明画素電極ＩＴＯ
１を形成したのち、第２導電膜ｄ２、第３導電膜ｄ３を
選択的にエッチングすることにより、映像信号線ＤＬ、
ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ２を形成したが、
映像信号線ＤＬ、ソース電極ＳＤ１、ドレイン電極ＳＤ
２を形成したのちに、透明画素電極ＩＴＯ１を形成して
もよい。

【００８０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る薄
膜トランジスタ基板、液晶表示パネル、液晶表示装置に
おいては、ゲート電極の端部に電界が集中することがな
いから、ゲート電極とソース、ドレイン電極とが短絡す
ることがない。

【００８１】また、薄膜トランジスタ基板の製造方法に
おいては、ゲート電極の端部に電界が集中することがな
く、しかも陽極酸化膜の角部にクラックが発生しないか
ら、ゲート電極とソース、ドレイン電極とが短絡するこ
とがない。

【００８２】このように、この発明の効果は顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタ基
板の製造方法の説明図である。

【図２】この発明が適用されるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素を示
す要部平面図である。

【図３】図２の３−３切断線で切った部分とシール部周
辺部の断面図である。

【図４】図２の４−４切断線における断面図である。

【図５】図２に示す液晶表示装置のゲート端子部を示す
断面図である。

【図６】図２に示す液晶表示装置のドレイン端子部を示
す断面図である。

【図７】図２に示す画素を複数配置した液晶表示部の要
部平面図である。

【図８】図２に示す画素の所定の層のみを描いた平面図
である。

【図９】図２に示す画素の所定の層のみを描いた平面図
である。

【図１０】図２に示す画素の所定の層のみを描いた平面
図である。

【図１１】図７に示す画素電極層、遮光膜およびカラー
フィルタ層のみを描いた要部平面図である。

【図１２】アクティブ・マトリックス方式のカラー液晶
表示装置の液晶表示部を示す等価回路図である。

【図１３】図２に示す画素の等価回路図である。

【図１４】図２に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタ
部を示す断面図である。

【図１５】ゲート電極端面の傾斜角θと電界集中係数と
の関係を示すグラフである。

【図１６】図２の１６−１６切断線における断面図であ
る。

【符号の説明】

ＳＵＢ…透明ガラス基板 ＧＬ…走査信号線 ＤＬ…映像信号線 ＧＩ…絶縁膜 ＧＴ…ゲート電極 ＡＳ…ｉ型半導体層 ＳＤ…ソース電極またはドレイン電極 ＰＳＶ…保護膜 ＢＭ…遮光膜 ＬＣ…液晶 ＴＦＴ…薄膜トランジスタ ＩＴＯ…透明画素電極 ｇ、ｄ…導電膜 Ｃadd…保持容量素子 Ｃgs…寄生容量 Ｃpix…液晶容量 ＡＯＦ…陽極酸化膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄膜トランジスタのＡｌを主体とする金属
   からなるゲート電極の端面の基板に対する傾斜角を５０
   度以下にしたことを特徴とする薄膜トランジスタ基板。
2. 【請求項２】基板に金属膜を形成し、上記金属膜を選択
   的にかつ端面を上記基板に対して５０度以下傾斜させて
   エッチングし、上記金属膜の上部を陽極酸化して、ゲー
   ト電極およびゲート絶縁膜を形成することを特徴とする
   薄膜トランジスタ基板の製造方法。
3. 【請求項３】薄膜トランジスタのゲート電極の端面の基
   板に対する傾斜角を５０度以下にした薄膜トランジスタ
   基板を有することを特徴とする液晶表示パネル。
4. 【請求項４】薄膜トランジスタのゲート電極の端面の基
   板に対する傾斜角を５０度以下にした薄膜トランジスタ
   基板を有する液晶表示パネルと、上記液晶表示パネルに
   映像信号を与えるための映像信号駆動回路と、上記液晶
   表示パネルに走査信号を与えるための走査回路と、上記
   映像信号駆動回路、上記走査回路に上記液晶表示パネル
   用の情報を与えるための制御回路とを具備することを特
   徴とする液晶表示装置。