JPH06235939A

JPH06235939A - 液晶表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH06235939A
Application number: JP2394293A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Wakui; 陽行和久井; Ryoji Oritsuki; 良二折付; Haruo Matsumaru; 治男松丸; Juichi Horii; 寿一堀井; Masaru Takahata; 勝高畠; Nobutake Konishi; 信武小西
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-02-12
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】【目的】薄膜トランジスタ駆動方式の液晶表示装置にお
いて、工程数を短縮してコスト低減を図ること。【構成】走査信号線，ゲート電極，保持容量電極を、透
明画素電極を構成する透明導電材料を最下層とする導体
からなる積層膜とした。透明導電膜を最下層とする導体
からなる積層膜を堆積し、これを一括加工して透明画素
電極，走査信号線，ゲート電極，保持容量電極，走査信
号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電極となるパ
ターンを形成し、さらにその後、透明画素電極，走査信
号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電極となるパ
ターン上の透明導電膜以外の積層膜を一括して除去する
など、いくつかの一括加工工程を取り入れた。【効果】フォトリソグラフィー工程数が低減でき、コス
ト低減，信頼性の向上を図ることができる。さらに、開
口率が増加し、明るい画面を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に薄膜トランジスタ駆動方式の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の薄膜トランジスタ（Thin Film Tr
ansistor、以下ＴＦＴと略記）を用いた液晶表示装置に
ついては例えば特開平4−95930号公報に記載されてい
る。

【０００３】ＴＦＴ液晶表示装置を構成する液晶パネル
はＴＦＴや画素電極などが形成された第１の基板と、こ
れと対向し、共通電極などが形成された第２基板と、こ
れら２枚の基板の間に挾持された液晶層とから構成され
る。

【０００４】従来の技術では、特に前記第１の基板は、
数多くの工程を経て製造されていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような工程の中
で、特にホトリソグラフィー工程は数多くのサブ工程か
らなっている。このため各サブ工程中での異物の付着、
汚れによる層間の短絡、導電層の断線などによる不良確
率が高くなる。また、アライメント時における各層間の
パターンの位置合わせ誤差を考慮して設計する必要があ
るため設計余裕が小さくなるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであって、ホトリソグラフィーを含む製
造工程数が少なく、製造歩留まりが高くかつ信頼性の高
いＴＦＴ駆動の液晶表示装置を提供する事を目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、複数の走査
信号線と、複数の映像信号線と、該走査信号線と映像信
号線との交差点の近傍に薄膜トランジスタと、画素電極
と、２つの電極間に絶縁物を挾持してなる保持容量とを
設けた第１の基板と、該第１の基板と対向し、共通電極
を設けた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板と
の間に挾持された液晶とからなる液晶パネルを有する液
晶表示装置において、前記画素電極，走査信号線取り出
し電極及び映像信号線取り出し電極を基板上に透明導電
膜で形成し、前記走査信号線，薄膜トランジスタのゲー
ト電極及び保持容量の一方の電極を、前記基板上に前記
画素電極，走査信号線取り出し電極及び映像信号線取り
出し電極と同一材料である透明導電膜と他の材料からな
る層を順次積層した積層膜で構成することによって達成
することができる。

【０００８】

【作用】上記構成の画素電極，走査信号線取り出し電
極，映像信号線取り出し電極，走査信号線，薄膜トラン
ジスタのゲート電極及び保持容量の一方の電極は、まず
基板上に透明導電膜と他の材料からなる層を順次積層し
た後、これをフォトリソグラフィーによって同時にパタ
ーニングし、その後、画素電極，走査信号線取り出し電
極，映像信号線取り出し電極となる部分の上層に残る他
の材料からなる層をフォトリソグラフィーによって同時
に除去することによって形成できるため、ホトリソグラ
フィーを含む製造工程数が低減できる。ホトリソグラフ
ィー工程数が減少するため不良確率が低下し、信頼性の
高い液晶表示装置を提供することが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１０】図１１に、本発明の一実施例の液晶表示装
置の全体構成を示す。装置は、ワークステーション，パ
ーソナルコンピュータ，ワードプロッセー等の情報処理
システム２２０とディスプレイシステム２００により構
成されている。

【００１１】ディスプレイシステム２００は、液晶ディ
スプレイモジュール２０２，光源２０１，光源調整回路
２０３，画像データ発生回路２０４Ａとタイミング信号
発生回路２０４Ｂで構成されたコントロール回路２０
４，液晶の明るさ、コントラスト調整回路２０５，共通
電極駆動電圧発生回路２０６により構成されている。液
晶ディスプレイモジュール２０２は、液晶パネル２１
７，信号電圧及び走査電圧を発生する信号回路２０７及
び走査回路２０８で構成されている。

【００１２】液晶パネル２１７は、ａ−Ｓｉ，ｐ−Ｓｉ
等で構成された、ＴＦＴ２１１，保持容量２１２，液晶
容量２１４，前記ＴＦＴを駆動するための映像信号線２
１０及び走査信号線２０９により構成されている。

【００１３】共通電極電圧発生回路２０６で発生するVc
om電圧は、共通電極端子２１３に印加されるが、これら
は、同一の電圧レベル，位相でもよく特に限定するもの
ではない。

【００１４】図１は液晶パネル２１７、特に表示領域に
おける画素部の断面構造を示す。液晶パネルは下部ガラ
ス基板１表面にＴＦＴや画素電極などが形成された下部
基板１００と、これと対向し、上部ガラス基板３１表面
に共通電極などが形成された上部基板１０１と、これら
２枚の基板の間に挾持された液晶層１０２とから構成さ
れる。

【００１５】本発明では、以下に述べるように特に下部
基板１００の構造に特徴を有する。図１に示すように、
下部ガラス基板１上に形成された素子部は、ＴＦＴ部
Ａ，画素電極部Ｂ及び保持容量部Ｃに大別される。図２
は下部ガラス基板上に形成した表示領域の部分的な平面
図を示し，同じく図中にＴＦＴ部，画素電極部及び保持
容量部に対応した領域Ａ，Ｂ，Ｃを示す。

【００１６】ＴＦＴ部Ａはゲート電極２，ゲート絶縁膜
３，非晶質Ｓｉ層４及びソース電極５，ドレイン電極６
から構成される。ゲート電極２は基板側よりＩＴＯ（酸
化インジウム錫）などで形成される透明導電膜９，バリ
アメタル層１０及びＡｌ層１１の３層を順次積層した構
造となっている。図２に示すように、ゲート電極２は走
査信号線１４の一部を構成しており、ゲート電極２と走
査信号線１４とは同じ積層構造を有している。走査信号
を高速で伝送するためには走査信号線１４の電気抵抗を
低減することが必要で、上述のように積層膜の上層に透
明導電膜に比べ固有抵抗が小さいＡｌを使用している。
このＡｌ層１１としては純粋なＡｌまたはＡｌを母材と
しシリコン（Ｓｉ）や銅（Ｃｕ）など添加したＡｌ合金
を用いてもよい。

【００１７】バリアメタル層１０は透明導電膜９とＡｌ
層１１とが直接接触した場合の化学反応を防止するため
のバリア層で、両層を分離する機能がある。例えば代表
的な透明導電材料であるＩＴＯの主成分である酸化イン
ジウムとＡｌとの反応は次のようになる。

【００１８】２Ａｌ＋Ｉｎ₂Ｏ₃→Ａｌ₂Ｏ₃＋２Ｉｎ …（数１）このような反応によって両者の界面に酸化アルミニウム
が生じ、コンタクト不良，界面での剥離、さらには透明
導電膜の透過率の低下を引き起こす。

【００１９】バリアメタル層１０はこのような反応を防
止するものであり、透明導電膜とのコンタクト抵抗が良
好なもの，透明導電膜の透明度を低下させないものが望
ましい。発明者らは、各種導電材料と酸化インジウムと
の積層膜を作成し、コンタクト抵抗及び透明導電膜の透
過率を調べ、図１４に示すような結果を得た。図１４に
は各反応に伴うギブスの自由エネルギーの変化ΔＧｒも
記載した。チタン，タンタルを除きコンタクト抵抗，透
明導電膜の透過率は良好であった。クロムを境にこれよ
りギブスの自由エネルギーの変化ΔＧｒが大きな材料で
良好な結果が得られている。上述のように、チタン，タ
ンタル単体の金属はバリアメタルとして適当でないが、
それぞれ窒化物ＴｉＮ，ＴａＮとすることにより、良好
なコンタクト抵抗及び透過率が得られた。以上のような
実験結果から、バリアメタル材料としては、Ｃｒ，高融
点金属（Ｍｏ，Ｗ），高融点金属窒化物（ＭｏＮ，Ｔｉ
Ｎ，ＴａＮ，ＷＮ），高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ
₂，ＴｉＳｉ₂，ＴａＳｉ₂,ＷＳｉ₂）などが良い。

【００２０】ソース電極５及びドレイン電極６は、固有
抵抗の小さなＡｌまたはＡｌ合金からなるＡｌ層５Ｂ及
び６Ｂと、前記Ａｌ層とＮ+ 非晶質Ｓｉ層４Ｂなどとの
間に形成され、Ａｌ原子のＮ+ 非晶質Ｓｉ層４Ｂへの拡
散を防止し、かつＮ+ 非晶質Ｓｉ層４Ｂとの接触が良好
なＣｒなどからなるバリアメタル層５Ａ及び６Ａとから
なる。

【００２１】画素電極部Ｂは透明画素電極８で構成さ
れ、その一方の端はＴＦＴ部Ａのソース電極５と、他方
の端は保持容量部ｃの保持容量電極７（ｂ）と接続され
る。後述のように、透明画素電極８を構成する透明導電
膜はゲート電極２の最下層の透明導電膜９と同一工程で
製膜される。

【００２２】保持容量部Ｃは保持容量電極７（ａ），保
持容量電極７（ｂ）とその間に挾まれた容量絶縁膜１２
によって構成される。図２に示すように、保持容量電極
７（ａ）はゲート電極２と同じく走査信号線１４の一部
に形成され、透明導電膜９，バリアメタル層１０及びＡ
ｌ膜１１の３層積層構造を有する。また、保持容量電極
７（ｂ）はソース電極５，ドレイン電極６と同一工程
で、容量絶縁膜１２はゲート絶縁膜３と同一工程でそれ
ぞれ形成される。

【００２３】画素電極部Ｂの透明画素電極８の周辺部に
は、ゲート電極２の上２層を構成するバリアメタル層１
０とＡｌ層１１の積層膜１３からなる不透明領域が形成
されており、後述のようにバックライトからの光を遮光
する機能を有する。

【００２４】なお、後述のようにゲート電極２，透明画
素電極８及び保持容量電極７（ｂ）を構成する透明導電
膜は下部ガラス基板上に同時に製膜される。

【００２５】図１１における液晶容量２１４は透明画素
電極８と共通電極３５とこれらによって挾まれた液晶層
５０とから構成される。また、保持容量２１２の一方の
電極は液晶容量２１４の一方の電極（透明画素電極）
と、他方の電極は走査信号線２０９と接続されている。

【００２６】図３（ａ），（ｂ）はそれぞれ下部ガラス
基板上の周辺部に形成される走査信号線取り出し電極部
及び映像信号線取り出し電極部の断面構造を示す。

【００２７】走査信号線取り出し電極１６は走査信号線
１４の末端部で、走査回路２０８との接続部となる。走
査信号線１４はゲート電極２と同じ透明導電膜９，バリ
アメタル層１０及びＡｌ層１１の３層積層膜であり、そ
の表面は後述のようにゲート絶縁膜３，保持容量絶縁膜
１２と同一工程で形成された絶縁膜１８によって覆われ
ている。走査信号線取り出し電極１６は上層のバリアメ
タル層１０，Ａｌ層１１及び絶縁層１８を除去し、透明
導電膜が直接露出した構造となっている。

【００２８】また、映像信号線取り出し電極１７は映像
信号線１５の末端部で、信号回路２０７との接続部とな
る。図２に示すように、映像信号線１５はドレイン電極
６と接続され、ソース電極５及びドレイン電極６と同じ
くＡｌ層６Ａとバリアメタル層６Ｂとの積層膜で構成さ
れる。映像信号線取り出し電極１７は走査信号線取り出
し電極１６と同じく透明導電膜で形成され、バリアメタ
ル層１０とＡｌ層１１との積層膜１３及びその上に形成
された絶縁層１８を介して映像信号線１５と接続され
る。

【００２９】次に、図１〜３に示す構造を有する下部基
板１００の製造方法を図４〜６を用いて説明する。

【００３０】まず、ガラス基板上にスパッタ法により透
明導電膜(ＩＴＯ：ネサ膜)を１２０ｎｍから２００ｎｍ
の膜厚で形成する。次にバリアメタル層１０としてＣｒ
などの膜をスッパタ法により形成する。Ｃｒ膜は、膜厚
を必要以上に厚くすると内部応力が大きくなるので、５
０ｎｍから１００ｎｍの膜厚で形成する。バリアメタル
層１０としては、Ｃｒ他に、高融点金属（Ｍｏ，Ｗ），
高融点金属窒化物（ＭｏＮ，ＴｉＮ，ＴａＮ，ＷＮ），
高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ₂，ＴｉＳｉ₂，Ｔａ
Ｓｉ₂，ＷＳｉ₂）を用いてもよい。さらに、最上層と
してＡｌ層１１をスパッタ法により２００ｎｍから３０
０ｎｍの膜厚に形成する。ＡｌはＣｒに比べて内部応力
が小さいため、Ａｌ層１１の膜厚を厚く形成することが
可能で、Ａｌ層１１を厚くすることによって走査信号線
の抵抗を低減し、走査信号の信号伝達速度の高速化を図
っている。最上層はＡｌの他に、Ａｌ中にシリコン（Ｓ
ｉ）や銅（Ｃｕ）などを添加物として含有させたＡｌ合
金で形成しても良い。

【００３１】次に、図４の平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）に示すように、第１のホトリソグラフィー工程で
前述の積層膜を同じパターンで連続してエッチングし、
ゲート電極２，走査信号線１４，保持容量電極７
（ａ），透明画素電極８，走査信号線取り出し電極１６
及び映像信号線取り出し電極１７（図４には示されてい
ない）をパターニングする。

【００３２】これらのパターンをドライエッチングによ
って形成する場合、Ａｌ層１１，バリアメタル層１０，
透明導電膜９のエッチングで共通な反応生成物が生じる
エッチングガスを選択するとともに、生じる反応生成物
の沸点が比較的低いエッチングガスを選択する。上述の
ようなバリアメタルをエッチングする場合、図１５に示
すようなハロゲン化物を生じるようなエッチングガスが
有効である。さらに、Ａｌ層，透明導電膜のエッチング
に関しても同様なことが言える。透明導電膜／バリアメ
タル層／Ａｌ層の積層膜を一括してエッチングするガス
としては、三塩化ホウ素，臭化水素，ヨウ化水素及びこ
れらの混合ガスなどを用いる。

【００３３】以上のように透明導電膜／バリアメタル層
／Ａｌ層の積層膜の一括エッチングが終了した段階で
は、透明画素電極８，走査信号線取り出し電極１６及び
映像信号線取り出し電極１７を構成する透明導電膜はま
だ外部に露出されておらず、バリアメタル層１０及びＡ
ｌ層１１に覆われている。

【００３４】次に、これらの上に全面にゲート絶縁膜３
や容量絶縁膜１２となるべＳｉＮ（窒化シリコン）から
なる絶縁層１８を堆積させる。さらにこの上に１８０ｎ
ｍ程度の厚さを有するｉ型非晶質Ｓｉ層を形成する。ｉ
型非晶質Ｓｉ層は、供給ガスの成分を変えて前述の絶縁
層形成に続いて、連続して同じプラズマＣＶＤ装置で、
しかもその装置から外部に露出することなく形成され
る。その後、ソース電極５及びドレイン電極６とのオー
ミックコンタクトを確保するため、ｉ型非晶質Ｓｉ層上
にリンをドープしたＮ+ 非晶質Ｓｉ層も同様に連続して
約４０ｎｍの厚さに形成する。しかる後、ＣＶＤ装置か
ら外に出され、第２のホトリソグラフィ工程により、ｉ
型及びＮ+ 型非晶質Ｓｉ層は図５の平面図（ａ）及び断
面図(ｂ)に示すように、ゲート電極上方の絶縁層上に島
状にパターニングされ、非晶質Ｓｉ層４が形成される。
なお、非晶質Ｓｉのかわりに多結晶Ｓｉ又は非晶質Ｓｉ
と多結晶Ｓｉの積層膜を用いてもよい。

【００３５】次に、図６の平面図（ａ）及び断面図
（ｂ）に示すように、第３のホトリソグラフィ工程によ
り透明画素電極８，走査信号線取り出し電極１６及び映
像信号線取り出し電極１７となるべく部分の透明導電膜
を覆っている絶縁層１８，Ａｌ層１１及びバリアメタル
層１０を除去して透明導電膜を露出させる。その際、前
述のように透明画素電極８の周辺部にバリアメタル層１
０とＡｌ層１１の積層膜１３を残しておく。同様に、図
３（ｂ）に示すように映像信号線取り出し電極部の一部
には積層膜１３が除去されずに残される。

【００３６】次に、この上にバリアメタル層，Ａｌ層を
順次積層して形成する。バリアメタル層はＣｒなどをス
パッタして形成される。ＣｒはＮ+ 型非晶質Ｓｉ層４Ｂ
との接触が良好であり、内部応力が大きくなり過ぎない
よう２００ｎｍ以下の膜厚に形成することが望ましい。
またバリアメタル層は、Ａｌ原子がＮ+ 型非晶質Ｓｉ層
４Ｂに拡散することを防止するいわゆるバリア層として
の機能を有し、Ｃｒのほか高融点金属（Ｍｏ，Ｔｉ，Ｔ
ａ，Ｗ），高融点金属シリサイド（ＭｏＳｉ₂,ＴｉＳｉ
₂，ＴａＳｉ₂，ＷＳｉ₂）で形成されてもよい。

【００３７】上層のＡｌ層はＣｒ膜に比べて内部応力が
小さいため厚い膜厚で形成することが可能で、ＴＦＴの
動作速度の高速化，映像信号線の信号伝達速度の高速化
が図れるよう、バリアメタル層のＣｒより厚い３００〜
４００ｎｍの膜厚で形成し、抵抗値を低減する。Ａｌ膜
として、純Ａｌの他に、シリコン（Ｓｉ）や銅(Ｃｕ）
を添加物として含有するＡｌ合金で形成してもよい。

【００３８】バリアメタル層とＡｌ層の積層膜は、第４
のホトリソグラフィ工程で図１に示すようにパターニン
グされ、ソース電極５，ドレイン電極６，映像信号線１
５及び保持容量電極７（ｂ）が形成される。その際、ソ
ース電極５とドレイン電極６の間に露出したＮ＋非晶
質Ｓｉ層は、上記ホトリソマスクとソース電極５，ドレ
イン電極６をマスクとしてさらにエッチングされて除去
される。すなわち、ｉ型非晶質Ｓｉ層４Ａの上に形成さ
れていたＮ+ 非晶質Ｓｉ層４Ｂは、ソース電極５及びド
レイン電極６以外の部分がセルファライン的に除去され
る。

【００３９】その後、上記プロセスを経た基板の全面に
プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮ膜を約１μｍの膜厚に形
成し、第５のホトリソグラフィー工程により走査信号線
取り出し電極１６や映像信号線取り出し電極１７等を露
出させ、その他の部分をＳｉＮ保護膜１９で被い、保護
する。さらにその上に配向膜２０を形成し、液晶層１０
２を配向させるためのラビング処理を行う。

【００４０】以上のような工程によって下部基板を形成
する。

【００４１】上部基板１０１は、図１に示すように、上
部ガラス基板３１の表面に遮光層３２，カラー表示を行
うための赤色，緑色，青色のカラーフィルタ層３３，有
機保護膜３４，透明画素電極８と同じく透明導電膜から
なり、液晶表示部全面にわたって形成された共通電極３
５及び液晶分子の向きを設定するためラビング処理を施
した配向膜３６が順次積層された構造となっている。

【００４２】液晶パネルは、下部基板１００，上部基板
１０１をそれぞれを形成した後、下部基板１００と上部
ガラス基板１０１とを重ね合わせ、両者の間に液晶を封
入することによって組み立てられる。

【００４３】さらに偏光板２１及び３７がそれぞれ下部
ガラス基板１，上部ガラス基板３１の外側の表面に形成
される。

【００４４】液晶表示部の下部ガラス基板の背面（液晶
層の反対側）には光源（バックライト）が設置される。
下部ガラス基板上の画素の透明画素電極と、上部ガラス
基板上の共通電極との間の電圧（交流電圧の実効値）
が、上下ガラス基板間の液晶に印加されることにより液
晶の配向状態が変化し、バックライトの光透過率を変化
させることにより表示が行われる。

【００４５】本実施例によれば、まず透明導電膜を最下
層とする導体からなる積層膜を堆積し、これを一括加工
して透明画素電極，走査信号線，ゲート電極，保持容量
電極，走査信号線出し電極及び映像信号線取り出し電極
となるパターンを形成し、さらにその後、透明画素電
極，走査信号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電
極となるパターン上の透明導電膜以外の積層膜を一括し
て除去するなど、いくつかの一括加工工程を取り入れた
ため、ホトリソグラフィー工程数が低減でき、液晶表示
装置の低コスト化，高信頼化を達成できる効果がある。

【００４６】また、透明画素電極と走査信号線およびゲ
ート電極との合わせを考慮する事なくパターニングでき
るため、設計余裕が大きくなって透明画素電極の面積の
拡大が図れ、その結果開口率が向上して明るい画像が得
られる。

【００４７】また、ゲート電極及び走査信号線を透明導
電膜／バリアメタル層／Ａｌ層の積層構造によって構成
するため、上述のように工程数を削減できるばかりでな
く、Ａｌを使用することによって配線抵抗を小さくで
き、走査信号線の信号伝達速度の高速化を図れるため良
好な表示を得ることができる。

【００４８】また、外部の雰囲気に直接露出する走査信
号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電極に耐環境
性の高い透明導電材料を使用するため、信頼性の高い取
り出し電極を実現できる。

【００４９】また、透明画素電極を平坦な基板表面に形
成するため、透明画素電極を他の層間を乗り越えるよう
に形成する必要がなくなり、被覆率の悪い透明画素電極
の断線する確率が低下し、不良率が減少する。

【００５０】また、透明導電膜を最下層に設けるため、
後の工程で走査信号線およびゲート電極材となる電極材
料を画素電極周辺部に残るように加工できる。このた
め、透明画素電極との接続線に対する段差を緩和でき、
また同様に映像信号線から映像信号線取り出し電極への
接続線に対する段差も緩和でき、接続線の断線が減少す
る。

【００５１】また、透明導電膜を最下層とする積層導電
膜を形成し、その上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜の一
部を除去して透明画素電極上に開口部を設け、さらに開
口部上層の透明導電膜以外の導電膜を除去して透明導電
膜を露出させるため、工程中、透明導電膜は他の導電膜
に保護されることになり、透明導電膜は絶縁膜と直接接
触することはない。このため両者の界面反応を考慮せず
に絶縁膜を形成でき、信頼性の高い透明画素電極を形成
することができる。

【００５２】図７は、本実施例において透明画素電極８
の周辺部に形成したバリアメタル／Ａｌの積層膜１３の
効果を説明するための図である。図には下部ガラス基板
上の透明画素電極８と積層膜１３及び上部ガラス基板上
の遮光膜３２のみが示されている。光源（バックライ
ト）からの光は図の下方から上方に向かって照射され
る。

【００５３】図１に示すように、上部ガラス基板上の遮
光膜３２は、透明画素電極８を通過する光以外の光すな
わち漏れ光が上部ガラス基板の上方に達することを防止
する機能を有する。

【００５４】従来、遮光膜３２の大きさは下部ガラス基
板との合わせ精度および横からの漏れ光を予め見込んで
設計されている。図７（ａ）はその様子を示しており、
前述のように合わせ精度と光漏れとを考慮し、透明画素
電極８側に両者を合わせた長さだけ入り込むように設計
される。このため、開口率が低下し表示画面が暗くな
る。一方、本実施例では、図７（ｂ）に示すように透明
画素電極８の周辺部に遮光膜としての役割を兼ねたバリ
アメタルとＡｌとを積層した積層膜１３が設けられてい
る。従って、上部ガラス基板３１に設けた遮光膜３２の
位置が点線のようにずれたとしても、積層膜１３によっ
て遮光される。このため、合わせ精度のみを考慮して遮
光膜の大きさを設計でき、開口率が向上して従来に比べ
て明るい表示画面を得ることができる。

【００５５】図８は本発明の他の実施例における液晶パ
ネルの下部ガラス基板の平面図である。また、この下部
ガラス基板を用いた液晶パネル表示部の等価回路を図１
０に示す。この実施例では、図１０に示すように保持容
量２１２の一方の電極は複数の保持容量の間で互いに接
続され、同じ電位に設定される。

【００５６】図８において、保持容量２２は、ゲート電
極２および走査信号線１４と同じ透明導電膜／バリアメ
タル層／Ａｌ層の積層膜からなり、複数の保持容量２２
同士で接続され共通の電位にある保持容量共通電極２３
と、ドレイン電極６及び映像信号線１５と同じバリアメ
タル／Ａｌの積層膜からなる他方の電極と、それらの間
に挾まれた絶縁膜によって構成される。各画素には透明
画素電極２４が２個形成され、これらが保持容量２２の
他方の電極によって互いに接続されている。透明画素電
極２４の周辺部には、第１の実施例と同じく、バリアメ
タル／Ａｌの積層膜２５が形成されている。

【００５７】本実施例においても前述の実施例と同様の
効果が得られる。

【００５８】図９（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明のさ
らに他の実施例における特徴的な構造を示し、それぞれ
図１の下部ガラス基板の表面に形成された素子部及び図
３（ａ）の走査信号取り出し電極部、図３（ｂ）の映像
信号取り出し電極部に対応する。この実施例は、ゲート
絶縁膜や蓄積容量を構成する絶縁膜と同一工程で形成さ
れたＳｉＮ絶縁膜周辺の段差部の側面に緩やかな傾斜の
サイドウォールを形成したもので、以下に述べるように
各種信頼性の向上を図ることができる。

【００５９】図９（ａ）では、透明画素電極８の周辺部
に存在する絶縁膜の側面に勾配が緩やかなサイドウォー
ル絶縁膜２６が形成されている。ＴＦＴのソース電極５
及び蓄積容量電極７（ｂ）は、サイドウォール絶縁膜２
６に沿ってそれぞれ透明画素電極８と接続される。この
ように、緩やかな勾配を有するサイドウォールによって
電極接続線の段差が緩和されているため接続線の断線の
確率が低下するとともにその信頼性が向上する。

【００６０】また、図９（ｂ）に示すように、走査信号
線１４と走査信号取り出し電極１６の境界部においてバ
リアメタルとＡｌの積層膜１３はサイドウォール絶縁膜
２６で覆われる構造となっている。これにより、積層膜
１３が周囲の雰囲気にさらされることを防止でき、耐環
境性及び信頼性が向上する。

【００６１】同様に、図９（ｃ）に示すように、映像信
号線１５と映像信号取り出し電極１７の境界部には上記
のサイドウォール絶縁膜２６が形成されており、映像信
号線１５が緩やかな勾配を有するサイドウォールに沿っ
て映像信号取り出し電極１７と接続されている。電極接
続線の段差が緩和されているため接続線の断線の確率が
低下するとともに、積層膜１３がサイドウォール絶縁膜
２６によって周囲を覆われるため、積層膜１３が周囲の
雰囲気にさらされることを防止でき、耐環境性及び信頼
性が向上する。

【００６２】次に、図９に示す構造を実現するための製
造方法を説明する。図１０（ａ），（ｂ）は、図９
（ａ）に示す構造の画素部を実現するための製造方法を
示す。図１の下側基板と同じく、まず図５〜７の工程を
経て作成され、その後、図１０（ａ）に示すように、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＮからなる絶縁層２７を約３
００ｎｍの厚みで基板全面に形成する。さらに、反応性
イオンエッチングによりエッチバックを行うと、図１０
（ｂ）に示すようにサイドウォール絶縁膜２６が形成さ
れる。この時、同時に走査信号取り出し電極部及び映像
信号取り出し電極部にも図９（ｂ），（ｃ）に示すよう
なサイドウォール絶縁膜２６が形成される。このサイド
ウォール絶縁膜２６は、上述のようにホトリソグラフィ
工程を経る事なく形成できる。

【００６３】図１２，１３に本発明に係る液晶表示装置
を応用したシステム例を示す。

【００６４】図１２は、液晶表示装置を応用したコンピ
ュータなどの情報処理装置のブロック図を示す。キーボ
ードなどの情報入力装置３０１，入力された情報を処理
する情報処理装置３０２，情報処理装置で処理を行った
情報を表示する液晶表示装置３０３、及び情報処理装置
で処理を行った情報を記憶したり、処理を行うのに必要
な情報を提供する記憶装置３０４から構成される。本発
明の液晶表示装置を使用した情報処理装置は、従来の陰
極線管（ＣＲＴ）による表示装置を用いた場合と比較す
ると、軽くしかも少ない面積で設置できる特徴を有して
いる。特に、１台の情報処理装置３０１に対して複数の
キーボード及び液晶表示装置により複数の操作者が同時
に作業できるシステムや、さらに軽量化が要求される膝
乗せ型のコンピュータに適用することによりその特徴が
十分に発揮される。したがって、液晶表示装置をコンピ
ュータの表示部に用いることにより、ノートブック型を
始めとする軽量，省スペースの個人用途向けのコンピュ
ータを実現できる。

【００６５】図１３は液晶表示装置の他の応用例で、投
射型のディスプレイの光シャッター部に液晶表示装置を
用いた例である。システムの構成は、液晶表示装置及び
光学系を含む投射部３０５，スクリーン３０６および図
示していないビデオ信号処理部から成る。外部から入力
されたビデオ信号は、ビデオ信号処理部により液晶表示
装置の表示に必要な信号形式、たとえばノンインターレ
ースのＲＧＢデジタル信号等に変換され液晶表示装置上
に画像が表示される。この表示画像は光学系を通してス
クリーン上に結像される。これらの構成要素の内、光シ
ャッター部は光学系の寸法を決定する主要因で、多数の
画素を小面積のパネルに納めることが可能な液晶表示装
置を用いることにより光シャッター部の小型化が図れ、
光学系全体も小さくすることができる。

【００６６】この他にも、液晶表示装置の小型あるいは
軽量という特徴を用いることにより、カラーの小型モニ
ターや大型の壁かけテレビを実現することができる。

【００６７】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置を構成す
る液晶表示パネルの下側基板において、画素電極，走査
信号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電極を基板
上に透明導電膜で形成し、前記走査信号線，薄膜トラン
ジスタのゲート電極及び保持容量の一方の電極を、前記
基板上に前記画素電極，走査信号線取り出し電極及び映
像信号線取り出し電極と同一材料である透明導電膜と他
の材料からなる層を順次積層した積層膜で構成するた
め、透明導電膜を最下層とする導体からなる積層膜を堆
積した後これを一括加工して透明画素電極，走査信号
線，ゲート電極，保持容量電極，走査信号線取り出し電
極及び映像信号線取り出し電極となるパターンを形成
し、さらにその後、透明画素電極，走査信号線取り出し
電極及び映像信号線取り出し電極となるパターン上の透
明導電膜以外の積層膜を一括して除去するなど、いくつ
かの一括加工工程が可能であり、ホトリソグラフィー工
程数が低減できるので液晶表示装置の低コスト化，高信
頼化を達成できる効果がある。

【００６８】さらに、開口率が増加し、明るい画面を得
ることができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における液晶表示装置を構成する表
示パネルの断面図である。

【図２】第１実施例における表示パネルの下側基板の表
示領域の平面図である。

【図３】第１の実施例における特徴的な構造の断面図で
ある。

【図４】図１の下側基板を実現するための製造工程を示
す図（（ａ）：平面図，（ｂ）断面図）である。

【図５】図１の下側基板を実現するための製造工程を示
す図（（ａ）：平面図，（ｂ）断面図）である。

【図６】図１の下側基板を実現するための製造工程を示
す図（（ａ）：平面図，（ｂ）断面図）である。

【図７】本発明の第１実施例の効果を説明するための図
である。

【図８】第２実施例における特徴的な構造の平面図であ
る。

【図９】第３実施例における特徴的な構造の断面図であ
る。

【図１０】第３実施例における特徴的な構造を実現する
ための製造工程を示す図である。

【図１１】本発明の液晶表示装置の全体構成を示すブロ
ック図である。

【図１２】本発明に係る液晶表示装置の応用システムの
ブロック図である。

【図１３】本発明に係る液晶表示装置の応用システムの
外観図である。

【図１４】各種導電材料と透明導電膜の主成分である酸
化インジウムとの反応における自由エネルギーの変化
と、積層時におけるコンタクト抵抗と透明導電膜の透過
率。

【図１５】各種ハロゲン化物の沸点。

【符号の説明】

１…下部ガラス基板、２…ゲート電極、３…ゲート絶縁
膜、４…非晶質Ｓｉ層、４Ａ…ｉ型非晶質Ｓｉ層、４Ｂ
…Ｎ+ 型非晶質Ｓｉ層、５…ソース電極、６…ドレイン
電極、５Ａ，６Ａ…バリアメタル層、５Ｂ，６Ｂ…Ａｌ
層、７（ａ），７（ｂ）…付加容量電極、８…透明画素
電極、９…透明導電膜、１０…バリアメタル層、１１…
Ａｌ層、１２…容量絶縁膜、１３…バリアメタル／Ａｌ
積層膜、１４…走査信号線、１５…映像信号線、１６…
走査信号線取り出し電極、１７…映像信号線取り出し電
極、１８…絶縁層、１９…保護膜、２０…配向膜、２１
…偏光板、２２…保持容量、２３…保持容量共通電極、
２４…透明画素電極、２５…バリアメタル／Ａｌ積層
膜、２６…サイドウォール絶縁膜、２７…絶縁層、３１
…上部ガラス基板、３２…遮光膜、３３…カラーフィル
タ、３４…有機保護膜、３５…共通電極、３６…配向
膜、３７…偏光板、１００…下側基板、１０１…上側基
板、１０２…液晶層、２００…ディスプレイシステム、
２０１…光源、２０２…液晶ディスプレイモジュール、
２０３…光源調整回路、２０４…画像データ発生回路、
２０５…コントラスト調整回路、２０６…共通電極駆動
電圧発生回路、２０７…信号回路、２０８…走査回路、
２０９…走査信号線、２１０…映像信号線、２１２…保
持容量、２１３…共通電極端子、２１４…液晶容量、21
7…液晶パネル、２２０…情報処理システム、３０１…
情報入力部、３０２…情報処理部、３０３…液晶表示装
置、３０４…記憶装置、３０５…投射部、３０６…スク
リーン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者堀井寿一千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所電子デバイス事業部内 (72)発明者高畠勝茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者小西信武茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の走査信号線と、複数の映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との交差点の近傍に導通
状態を制御する制御電極を設けた薄膜トランジスタと画
素電極とを有し、前記走査信号線と薄膜トランジスタの
制御電極は前記画素電極を構成する材料からなる層を最
下層とする複数の材料の積層膜で構成される第１の基板
と、該第１の基板と対向し、共通電極を設けた第２の基板
と、前記第１の基板と第２の基板との間に挾持された液晶と
からなる液晶パネルを用いたことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項２】複数の走査信号線と、複数の映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との交差点の近傍に画素
電極と、２つの電極間に絶縁物を挾持して構成される保
持容量とを有し、前記保持容量の２つの電極のうち一方
の電極は前記画素電極を構成する材料からなる層を最下
層とする複数の材料の積層膜で構成される第１の基板
と、該第１の基板と対向し、共通電極を設けた第２の基板
と、前記第１の基板と第２の基板との間に挾持された液晶と
からなる液晶パネルを用いたことを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記積層膜は、固有抵抗が前記画素電極を構成する材料
の固有抵抗より小さい材料からなる層を含むことを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項４】特許請求の範囲第１項または第２項におい
て、前記積層膜は、アルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする合金からなる層を含むことを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項５】特許請求の範囲第３項において、前記画素電極を構成する材料からなる層（第１の層）と
前記固有抵抗が画素電極を構成する材料の固有抵抗より
小さい材料からなる層（第２の層）との間に、前記画素
電極を構成する材料と化学反応を起こさない層（第３の
層）を設けることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項６】特許請求の範囲第４項において、前記画素電極を構成する材料からなる層（第１の層）と
前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする合
金からなる層（第２の層）との間に、前記画素電極を構
成する材料と化学反応を起こさない導電層（第３の層）
を設けることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】特許請求の範囲第５項または第６項におい
て、前記第３の層は、高融点金属，高融点金属窒化物または
高融点金属シリサイドから選ばれたいずれかの材料で形
成されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】特許請求の範囲第７項において、前記第３の層は、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，ＭｏＮ，ＴｉＮ，Ｔ
ａＮ，ＷＮ，ＭoＳｉ₂，ＴｉＳｉ₂，ＴａＳｉ₂，ＷＳｉ
₂から選ばれたいずれかの材料であることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項９】特許請求の範囲第１項において、前記画素電極の周辺部に遮光層を設けたことを特徴とす
る液晶表示装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第１項において、前記液晶表示装置は前記走査信号線の末端部に走査信号
線取り出し電極を、前記映像信号線の末端部に映像信号
線取り出し電極を有し、前記走査信号線取り出し電極及び映像信号線取り出し電
極は、前記画素電極を構成する材料から構成されること
を特徴とする液晶表示装置。
【請求項１１】特許請求の範囲第１０項において、前記走査信号線取り出し電極は、前記走査信号線の最下
層を露出させてなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】基板上に形成され、透明導電材料／バリ
ア材料／アルミニウムまたはアルミニウム合金の積層膜
からなる複数の走査信号線，ゲート電極及び保持容量の
一方の電極と、同じく前記基板上に形成され、中央部が
透明導電膜、周辺部が透明導電材料／バリア材料／アル
ミニウムまたはアルミニウム合金の積層膜からなる複数
の画素電極と、前記走査信号線の末端部に形成され、透
明導電膜からなる走査信号線取り出し電極と、同じく透
明導電膜からなる映像信号線取り出し電極と、前記走査信号線，ゲート電極，保持容量の一方の電極，
画素電極，走査信号線取り出し電極及び走査信号線取り
出し電極が形成された基板上の前記画素電極中央部，走
査信号線取り出し電極部及び映像信号線取り出し電極部
以外の領域に形成された絶縁層と、前記ゲート電極上の前記絶縁膜上に形成された半導体島
と、前記絶縁膜上に、前記走査信号線と交差するように形成
され、末端部が前記映像信号線取り出し電極と接続され
た複数の映像信号線と、前記半導体島上の一部を覆うよ
うに形成され、前記映像信号線と接続されたドレイン電
極と、前記半導体島上の他の一部を覆うように形成さ
れ、前記画素電極と接続されたソース電極と、前記保持容量の一方の電極上の前記絶縁膜上に形成さ
れ、前記画素電極と接続された保持容量の他方の電極と
を有する第１の基板と、該第１の基板と対向し、共通電極を設けた第２の基板
と、前記第１の基板と第２の基板との間に挾持された液晶と
からなる液晶パネルを有する液晶表示装置。
【請求項１３】特許請求の範囲第１２項において、前記バリア材料は、高融点金属，高融点金属窒化物また
は高融点金属シリサイドから選ばれたいずれかの材料で
あることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】特許請求の範囲第１２項において、前記画素電極周辺部に形成されたバリア材料／アルミニ
ウムまたはアルミニウム合金／絶縁膜の積層膜の画素電
極中央部側の側面は、画素電極面に対して緩やかな勾配
のサイドウォールを有する絶縁材料で覆われることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項１５】特許請求の範囲第１４項において、前記走査信号線を構成するバリアメタル／アルミニウム
またはアルミニウム合金の前記走査信号線取り出し電極
側の側面は絶縁材料で覆われることを特徴とする液晶表
示装置。
【請求項１６】複数の走査信号線と、複数の映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との交差点の近傍に導通
状態を制御する制御電極を有する薄膜トランジスタと、
画素電極と、２つの電極間に絶縁物を挾持した容量とを
設けた第１の基板と、該第１の基板と対向し、共通電極
を設けた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板と
の間に挾持された液晶とからなる液晶パネルを有する液
晶表示装置の製造方法において、前記第１の基板の製造工程が次の各工程を含むことを特
徴とする液晶表示装置の製造方法。（１）基板上に透明導電膜と他の導電材料膜とを順次成
膜し、積層導電膜を形成する工程、（２）前記積層導電
膜をフォトリソグラフィーによってパターニングし、前
記走査信号線，前記薄膜トランジスタの制御電極，前記
容量の一方の電極及び画素電極パターンを形成する工
程、（３）前記基板上の全面に絶縁膜を形成する工程、
（４）前記絶縁膜をフォトリソグラフィーによってパタ
ーニングし、少なくとも前記画素電極パターンの上層部
に存在する前記絶縁膜を除去し、前記画素電極パターン
に前記他の導電材料膜を露出させる工程、（５）前記画
素電極パターンに露出した他の導電材料膜をさらに除去
し、前記透明導電膜を露出させる工程。
【請求項１７】特許請求の範囲第１６項において、前記
工程（５）における他の導電材料膜の除去はハロゲン系
ガスを含むガスによるドライエッチングによって行われ
ることを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
【請求項１８】特許請求の範囲第１７項において、前記
ハロゲン系のガスは、三塩化ホウ素，臭化水素，ヨウ化
水素のうちの少なくとも一つであることを特徴とする液
晶パネルの製造方法。
【請求項１９】複数の走査信号線と、複数の映像信号線
と、該走査信号線と映像信号線との交差点の近傍に導通
状態を制御する制御電極を有する薄膜トランジスタと画
素電極と２つの電極間に絶縁物を挾持した保持容量とを
設けた第１の基板と、該第１の基板と対向し、共通電極
を設けた第２の基板と、前記第１の基板と第２の基板と
の間に挾持された液晶とからなる液晶パネルと、該液晶
パネルを駆動する駆動回路とを有する液晶表示装置と、情報入力部と、情報処理部とを有する情報処理装置において、前記走査信号線と薄膜トランジスタの制御電極は、前記
画素電極を構成する材料からなる層を最下層とする複数
の材料の積層膜で構成されることを特徴とする情報処理
装置。