JPH05313192A - 液晶表示装置およびその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置およびその製造方法

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JPH05313192A
JPH05313192A JP11896892A JP11896892A JPH05313192A JP H05313192 A JPH05313192 A JP H05313192A JP 11896892 A JP11896892 A JP 11896892A JP 11896892 A JP11896892 A JP 11896892A JP H05313192 A JPH05313192 A JP H05313192A
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JP
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electrode
film
semiconductor layer
gate
liquid crystal
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Hideo Kawano
英郎 川野
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリクス型液晶表示装置(以
下、LCDと称す)の高画質化を図る。 【構成】 このLCDは、TFT アレイ基板1上に形成さ
れたゲート電極2と、このゲート電極2上にゲート絶縁
膜5を介して形成されたa-Si膜7およびn+型a-Si膜9
と、一端がこれらのa-Si膜7およびn+型a-Si膜9にそれ
ぞれ接続されたドレイン電極11aおよびソース電極1
1bとを有するLCDであって、これらのドレイン電極
11aおよびソース電極11bの幅にほぼ一致する幅の
a-Si膜7およびn+型a-Si膜9を具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば薄膜トランジス
タ(以下、TFT と称す)などが各画素毎に組み込まれた
液晶表示装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、テレビ表示やグラフィックデ
ィスプレイなどを指向した大容量、高密度な液晶表示装
置の開発および実用化が盛んに行われている。
【0003】この液晶表示装置には、単に対向する電極
間に時分割的に電圧を印加して液晶を駆動するシンプル
マトリクス型液晶表示装置と、各画素毎に例えばTFT な
どを組み込んだアクティブマトリクス型液晶表示装置と
があるが、近年、高画質化を望む声が強く後者のアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置の開発およびその製造方
法の確立が活発に行われている。
【0004】ここで、図12〜図15を参照して従来の
アクティブマトリクス型液晶表示装置(以下LCDと称
す)について説明する。図12は、エッチング保護膜を
有するTFT アレイ基板における1画素部分の平面図、図
13は図12のY−Y線断面図、図14はその基本的な
製造プロセスを示す図、図15は図12の拡大図であ
る。
【0005】このLCDは、以下に示す製造プロセスに
より製造される。
【0006】まず、絶縁性を有する透明基板51上にス
パッタ法によりタンタル膜を成膜した後、フォト・エッ
チングによって走査線52とゲート電極53および補助
容量電極54を所定形状に加工する。そして、プラズマ
CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて透明基板5
1全体にSiO からなるゲート絶縁膜55とTFT のチャネ
ル領域になる半導体層としてのa-Si膜56とをこの順に
被膜する。続いて、プラズマCVD 法によってSiO からな
るエッチング保護膜57を被膜した後、フォト・エッチ
ングによりこのエッチング保護膜57のみを所定形状に
加工する。続いて、半導体層としてのn+型a-Si膜58を
さらに被膜した後、a-Si膜56とn+型a-Si膜とを所定形
状に加工する。その後、スパッタ法でITO 膜を被膜しフ
ォト・エッチングにより画素電極59に加工する。次に
スパッタ法によりアルミニウム膜を被膜し、フォト・エ
ッチングにより信号線60、ソース電極61およびドレ
イン電極62などをそれぞれ加工する。最後に、配向膜
63を形成してTFT アレイ基板64が出来上がる。
【0007】一方、他の絶縁性を有する透明基板65上
に共通電極としてのITO 膜66と配向膜63とを被膜
し、その後、この透明基板65とTFT アレイ基板64と
を所定間隔で対向させて張り合わせて液晶組成物67を
注入することによりLCDが得られる。
【0008】ところで、LCDを大型化(大画面化)す
る場合、これに伴いTFT 部分の寄生容量が増加するた
め、TFT がONからOFF 時、画素電極59に蓄積されてい
る電荷が容量分配されるときの画素電位シフトが増加す
る。このため、この寄生容量の増加に対して何らかの低
減策を講ずる必要がある。
【0009】寄生容量が生じるTFT の部分は、TFT を構
成する電極の各所にあるが、この容量値は主にゲート電
極53上に積層されるa-Si膜56およびn+型a-Si膜58
とソース電極61およびドレイン電極62との積層状態
によって決定される。これらの寄生容量発生部の中で
も、特に重要なのは、図15に示すように、ゲート電極
53とソース電極61間にa-Si膜56およびn+型a-Si膜
58を介して形成されるゲート・ソース間容量Cgsであ
る。このゲート・ソース間容量Cgsの大きさは、a-Si膜
56およびn+型a-Si膜58などの面積により決定され
る。通常、これらの半導体層は、露光の際にマスクの合
わせズレが生じるためこれを見込んでソース電極61お
よびドレイン電極62などの幅W1よりも広い幅W2と
なるように形成される。
【0010】一方、このゲート・ソース間容量Cgsを低
減する一手法としては、マスク合わせの精度を向上する
ことが考えられる。これが正確に行えれば、従来と同じ
TFTの大きさに対してa-Si膜56およびn+型a-Si膜58
などの面積を小さく形成でき、これにより、ゲート・ソ
ース間容量Cgsを低減して開口率を向上することができ
る。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現状の
TFT 製造技術では、マスク合わせのときのズレをいま以
上に改善することができないという問題があった。
【0012】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、このような状況下でマスク合わせの精
度向上によらず、半導体層の面積削減を行い、TFT の寄
生容量、特にゲート・ソース間容量Cgsを低減して、こ
の結果、高画質化を図ることができる液晶表示装置およ
びその製造方法を提供することを目的としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置は
上記した目的を達成するために、絶縁性を有する透明基
板上に形成されたゲート電極と、このゲート電極上にゲ
ート絶縁膜を介して形成された半導体層と、この半導体
層に一端がそれぞれ接続されたソース電極およびドレイ
ン電極とを有する液晶表示装置において、前記ソース電
極および前記ドレイン電極の幅にほぼ一致する幅の前記
半導体層を具備している。
【0014】この液晶表示装置の製造方法は、絶縁性を
有する透明基板上にゲート電極を有する走査線を形成す
る工程と、前記走査線および前記ゲート電極を覆うよう
に前記透明基板上に絶縁層を形成する工程と、前記走査
線のゲート電極近傍に画素電極を形成する工程と、前記
ゲート電極上に半導体層を形成する工程と、前記半導体
層を跨いで画素電極に接続される電極パターンを有する
信号線を前記走査線に交差するように形成する工程と、
前記電極パターンをエッチングマスクとして前記電極パ
ターンの幅から露出した前記半導体層の部分を除去する
工程と、前記半導体層上の前記電極パターンを分断し、
それぞれにソース電極およびドレイン電極を形成する工
程とを具備している。
【0015】
【作用】本発明では、まず、半導体層を跨いでソース電
極とドレイン電極とが一体となった電極パターンを形成
する。そして、この電極パターンをエッチングマスクと
してエッチングにより電極パターンの幅から露出した半
導体層の部分を除去し、最後に、半導体層上の電極パタ
ーンをソース電極およびドレイン電極にそれぞれ分断す
る。
【0016】したがって、半導体層の面積が削減されて
寄生容量、特にゲート・ソース間容量Cgsが低減され
る。
【0017】これにより、以下2つの効果が生じる。
【0018】1つとして、走査線の設計要素の一つに時
定数(CR積)の最適化があるが、この時定数はCR=
一定とされている。この時定数は、トランジスタ部の寄
生容量Cgsおよび抵抗(R)を加味して考えるので、こ
の寄生容量Cgsが低減されると、走査線のR値のマージ
ンが広がる。すなわち、走査線幅を小さくすることがで
きる。
【0019】他には、寄生容量Cgsが低減されると、TF
T がONからOFF になる時、画素電極に蓄積されている電
荷が容量分配されるときの画素電位シフトが低減され
る。したがって、画素電位シフトを低減する目的で設け
られた補助容量を小さくできる。すなわち、補助容量線
幅を小さくすることができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0021】図1は本発明に係る一実施例のアクティブ
マトリクス型液晶表示装置(以下、LCDと称す)の構
成を示す平面図、図2は図1のX−X断面図である。
【0022】図中、1は絶縁性を有する第1の透明基板
としてのTFT アレイ基板である。このTFT アレイ基板1
上には、ゲート電極2を有する走査線3と補助容量線4
とが形成されている。これらゲート電極2、走査線3お
よび補助容量線4の上には、ゲート絶縁膜5が形成され
ている。このゲート絶縁膜5上には、補助容量線4上
で、かつゲート電極2に隣接する位置に画素電極6が形
成されている。また、このゲート絶縁膜5上には、ゲー
ト電極2の上方に、所定形状で半導体層としてのa-Si膜
7およびn+型a-Si膜9とエッチング保護膜8とがほぼ同
じ幅W1で積層形成されている。さらに、このゲート絶
縁膜5上には、走査線3に交差して信号線10が形成さ
れている。この信号線10には、一端がゲート電極2と
エッチング保護膜8とに重なるようにドレイン電極11
aが突出して設けられている。また、画素電極6には、
ドレイン電極11aと同じ幅W1で一端がゲート電極2
とエッチング保護膜8とに重なるようにソース電極11
bが設けられている。また、これらの層を形成したアレ
イ基板1上には、配向膜12が形成されている。
【0023】一方、絶縁性を有する他の透明基板として
の共通基板13上には、共通電極14としてのITO 膜が
被膜されており、上記したアレイ基板1上に液晶組成物
15を介してこの共通基板13を対向配置してLCDが
構成されている。
【0024】この液晶表示装置の場合、ドレイン電極1
1aおよびソース電極11bの幅W1までa-Si膜7およ
びn+型a-Si膜9などの半導体層の面積を削減できるの
で、その分のTFT の寄生容量、特にゲート・ソース間容
量Cgsが低減される。これにより、走査線3および補助
容量線4などを細くでき、この結果、LCDの開口率を
向上することができる。
【0025】図3のプロセスフローチャートと図4〜図
8の積層図とを参照してこのLCDの製造プロセスにつ
いて説明する。
【0026】始めに、絶縁性を有する透明基板としての
アレイ基板1上にスパッタ法により300 μmの厚みにタ
ンタル膜を成膜した後、フォト・エッチングによって、
図4に示すように、所定形状のゲート電極2、走査線3
および補助容量線4に加工する。そして、プラズマCVD
法を用いて、図5に示すように、このアレイ基板1全体
にSiO からなるゲート絶縁膜5を400 nm厚に、TFT の
チャネル領域となる半導体層としてのa-Si膜7を100 n
m厚にそれぞれこの順に被膜する。続いて、上記同様に
プラズマCVD 法によってSiO からなるエッチング保護膜
8を200 nm厚で被膜した後、図6に示すように、フォ
ト・エッチングにより所定形状、例えば島状にエッチン
グ保護膜8のみを加工する。さらに、半導体層としての
n+型a-Si膜9を100 nm厚で被膜し、図7に示すよう
に、このn+型a-Si膜9およびa-Si膜7の外形を所定形状
に加工する。続いて、スパッタ法によりITO 膜を100 n
m厚に被膜し、フォト・エッチングにより、図8に示す
ように、所定形状の画素電極6に加工する。
【0027】次に、スパッタ法によりアルミニウムを50
0 nm厚に被膜しレジストを塗布した後、フォト・エッ
チングにより、図9に示すように、n+型a-Si膜9を跨ぎ
画素電極6に接続する電極パターンを設けた信号線11
にアルミニウム膜を加工する。この信号線11の電極パ
ターンは、ドレイン電極11aおよびソース電極11b
が一体となったものである。
【0028】そして、このように形成した電極パターン
上のレジストを剥離しないままこれをエッチングマスク
として、電極パターンの幅から露出している(食み出し
ている)エッチング保護膜8およびn+型a-Si膜9の部分
をそれぞれエッチングで取り除き、その後、最上層のレ
ジストを剥離する。
【0029】さらに、フォト・エッチングにより、図1
1に示すように、n+型a-Si膜上の電極パターンを分断
し、ドレイン電極11aおよびソース電極11bに加工
する。最後に、これらの層を形成したアレイ基板上に配
向膜を形成することにより、図1に示したドレイン電極
11aおよびソース電極11bの幅W1と同じ幅のn+型
a-Si膜7、a-Si膜9およびエッチング保護膜8を備えた
TFT アレイ基板が出来上がる。
【0030】一方、他の絶縁性を有する第2の透明基板
としてのアレイ基板上に共通電極としてのITO 膜を100
nm厚に被膜し、その後、このアレイ基板と上記したTF
T アレイ基板とを所定間隔で対向させて張り合わせて液
晶組成物を注入することによりLCDが得られる。
【0031】すなわち、この製造方法は、従来のTFT ア
レイ基板の製造プロセスと比較すると、ソース電極およ
びドレイン電極を形成する工程が異なるものであり、こ
の場合、マスクの合わせズレを見越して大きめに形成し
たn+型a-Si膜およびa-Si膜などの半導体層を上層(ソー
ス電極およびドレイン電極が一体となった電極パター
ン)形成後に上層の幅で削除するので、半導体層の幅が
上層とほぼ一致するようになり、寄生容量が生じる面積
を削減することができる。
【0032】次に、図11を参照して本発明の他の実施
例について説明する。
【0033】同図は上記実施例におけるエッチング保護
膜8をもたないTFT を形成した場合の実施例を示す図で
ある。この場合の製造プロセスについて上記した実施例
の製造プロセスと対比しながら説明する。
【0034】同図において、ゲート絶縁膜5を成膜する
工程までは上記した実施例と同じである。この工程に続
いて、TFT のチャネル領域となるa-Si膜7を300 nm厚
に被膜し、さらに、n+型a-Si膜9を100 nm厚に被膜し
て所定形状に加工する。その後の工程は両実施例とも同
じであり、この結果、ドレイン電極11aおよびソース
電極11bの幅W1と同じ幅のa-Si膜7およびn+型a-Si
膜9を備えたTFT アレイ基板が出来上がる。
【0035】この実施例では、上記した第1の実施例に
比べて工程数を少なくでき、LCDの低コスト化が可能
であるが、n+型a-Si膜9のエッチングを精度よく行う必
要がある。
【0036】このように本実施例の液晶表示装置によれ
ば、ドレイン電極11aおよびソース電極11bの幅W
1にほぼ一致する幅までa-Si膜7およびn+型a-Si膜9な
どの半導体層の幅を削減できるので、ここに生じるゲー
ト・ソース間容量Cgsを減少することができる。したが
って、補助容量線4により画素電位シフトを低減してい
た部分の多かった従来に比べて、寄生容量を減少した
分、補助容量が果たす役割のうち、画素電位シフトを低
減する割合を減少することができる。
【0037】また、従来と同じ走査線時定数の場合、TF
T の寄生容量が低減された分だけ走査線3および補助容
量線4などの幅を細く形成できるので、アクティブマト
リクス型液晶表示装置の開口率を向上することができ
る。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明の液晶表示装
置によれば、ソース電極およびドレイン電極を形成する
際に、ソース電極およびドレイン電極が一体となった電
極パターンをエッチングマスクとしてその幅で半導体層
を除去するのでソース電極およびドレイン電極の幅とほ
ぼ一致する幅の半導体層を形成することができ、TFT の
面積を従来と同じくするものとして従来と比較すると、
TFT の寄生容量、特にゲート・ソース間容量Cgsが低減
されて画素電位のシフト量を低減することができる。
【0039】この結果、画素電位シフトを低減する役割
の多かった補助容量線や、ゲート線などを従来より細く
形成できるので開口率が向上し液晶表示装置の高画質化
を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例において、エッチング保護膜
を有するTFT アレイ基板を示す平面図である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【図3】図1の実施例の製造プロセスフローチャートで
ある。
【図4】図3の製造プロセスにおいて、ゲート電極の形
成工程を示す図である。
【図5】図3の製造プロセスにおいて、a-Si膜までの形
成工程を示す図である。
【図6】図3の製造プロセスにおいて、エッチング保護
膜の形成工程を示す図である。
【図7】図3の製造プロセスにおいて、n+型a-Si膜の形
成工程を示す図である。
【図8】図3の製造プロセスにおいて、画素電極の形成
工程を示す図である。
【図9】図3の製造プロセスにおいて、ドレイン電極お
よびソース電極が一体となった電極パターンの形成工程
を示す図である。
【図10】図3の製造プロセスにおいて、電極パターン
よりドレイン電極およびソース電極を分断する工程を示
す図である。
【図11】他の実施例としてエッチング保護膜をもたな
いTFT アレイ基板を示す平面図である。
【図12】従来の液晶表示装置において、エッチング保
護膜を有するTFT アレイ基板の平面図である。
【図13】図12のY−Y線断面図である。
【図14】図12の液晶表示装置のTFT アレイ基板製造
プロセスを示すフローチャート。
【図15】図12のTFT において、ゲート・ソース容量
Cgsを示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1…TFT アレイ基板、2…ゲート電極、3…走査線、4
…補助容量線、5…ゲート絶縁膜、6…画素電極、7…
a-Si膜、8…エッチング保護膜、9…n+型a-Si膜、10
…信号線、11…電極パターン、11a…ドレイン電
極、11b…ソース電極、12…配向膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性を有する透明基板上に形成された
    ゲート電極と、このゲート電極上にゲート絶縁膜を介し
    て形成された半導体層と、この半導体層に一端がそれぞ
    れ接続されたソース電極およびドレイン電極とを有する
    液晶表示装置において、 前記ソース電極および前記ドレイン電極の幅にほぼ一致
    する幅の前記半導体層を具備したことを特徴とする液晶
    表示装置。
  2. 【請求項2】 絶縁性を有する透明基板上にゲート電極
    を有する走査線を形成する工程と、 前記走査線および前記ゲート電極を覆うように前記透明
    基板上に絶縁層を形成する工程と、 前記走査線のゲート電極近傍に画素電極を形成する工程
    と、 前記ゲート電極上に半導体層を形成する工程と、 前記半導体層を跨いで画素電極に接続される電極パター
    ンを有する信号線を前記走査線に交差するように形成す
    る工程と、 前記電極パターンをエッチングマスクとして前記電極パ
    ターンの幅から露出した前記半導体層の部分を除去する
    工程と、 前記半導体層上の前記電極パターンを分断し、それぞれ
    にソース電極およびドレイン電極を形成する工程とを具
    備したことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
JP11896892A 1992-05-12 1992-05-12 液晶表示装置およびその製造方法 Withdrawn JPH05313192A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100430798B1 (ko) * 1995-12-29 2004-07-19 삼성전자주식회사 액정표시장치용박막트랜지스터기판
US8384836B2 (en) 2009-07-03 2013-02-26 Hitachi Displays, Ltd. Liquid crystal display device

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KR100430798B1 (ko) * 1995-12-29 2004-07-19 삼성전자주식회사 액정표시장치용박막트랜지스터기판
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