JPH0667210A

JPH0667210A - アクティブマトリクス液晶表示装置とその作製方法

Info

Publication number: JPH0667210A
Application number: JP24413692A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yamazaki; 舜平山崎
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1992-08-20
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1994-03-11
Anticipated expiration: 2013-08-20
Also published as: JP2789284B2

Abstract

(57)【要約】【目的】アクティブマトリクス型液晶表示装置のＴＦ
Ｔ側の基板に遮光領域を形成する方法において、新奇な
遮光領域の作製方法およびその方法によって得られた遮
光領域を有する液晶表示装置を提供する。【構成】アクティブマトリクス型液晶表示装置におい
て、走査線と接地線を同一金属被膜のパターニングによ
って形成したのち、この配線を陽極酸化せしめ、これに
染色を施すことによって、この被膜を遮光ならびに反射
防止の目的にかなったものとし、また、その後、形成さ
れたデータ線も同様に陽極酸化した後、染色して、遮光
領域をマトリクス上に形成することを特徴とするアクテ
ィブマトリクス型液晶表示装置の作製方法および上記方
法によって得られた液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多色（カラー）アクテ
ィブマトリクス液晶表示装置（ＡＭＬＣＤ）の作製方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ）が
開発されている。特に、カラー表示は高いコントラスト
が要求されるのでＬＣＤとしては薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）を各画素に配置して、これをアクティブ素子とし
たＴＦＴＬＣＤ等のＡＭＬＣＤが用いられている。

【０００３】カラー表示をおこなうには、ＴＦＴの設け
られた基板に対向する基板（対向基板）にカラーフィル
ターを配置するが、各原色フィルターに他の画素の光が
混入しないように、その境界部に遮光領域を形成する。
これをブラックマトリクスと称する。しかし、このブラ
ックマトリクスだけでは、特に液晶をノーマリーオン
（画素電極に電圧を印加しない状態で光を透過するモー
ド）で使用すると、ＴＦＴ基板の画素の電極以外の部分
を透過した光の一部がカラーフィルターに侵入すること
があった。このような光はコントラストを低下させた。

【０００４】また、カラーフィルターのある対向基板と
ＴＦＴ基板とを精度良く合わせることは非常に高度な技
術を要するものであり、歩留りも低かった。このような
問題を解決するために従来のカラーＴＦＴＬＣＤでは、
ＴＦＴ基板にも遮光層を形成し、これを対向基板側のブ
ラックストライプと合わせることによって、基板の合わ
せ精度を低くし、よって、作製を容易なものとしてい
た。基板側の遮光層の配置例を図４に示す。

【０００５】図４において、２１は走査線、２２はデー
タ線である。この２種類の線で形成されるマトリクスの
内部に画素電極２３が設けられている。画素電極２３は
通常、透明導電膜で形成され、その一端は電極２５を介
してＴＦＴの不純物領域（ソース／ドレイン）の一方に
接続している。また、データ線もやはり、ＴＦＴの不純
物領域の他の一方に接続している。さらに、走査線はＴ
ＦＴのゲイト電極２４に連続している。また、通常は画
素に蓄積される電荷の消失を遅らせるために補助容量２
６が設けられる。ＴＦＴは、半導体としてアモルファス
シリコンを用いる場合も、結晶性シリコンを用いる場合
も同じような構成をとる。

【０００６】しかし、これだけの構成では、配線と画素
電極２３の間に空白部分が生じ、そこから漏出する光が
問題となるので遮光領域２７を形成し、配線と画素電極
の間に空白部分が存在しないようにしておく。明らかな
ことであるが、このような遮光領域を形成するために
は、そのためのフォトリソグラフィー工程が必要である
ので、そのために歩留りとスループットの低下が問題と
なる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
要請から設けられる遮光領域を効率的に作製し、また、
そのための歩留りの低下を引き起こさない方法を提供す
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、走査線と並列
に接地線を配置し、これを画素電極を取り囲むように形
成することによって、これを遮光領域とする。なお、走
査線とこの遮光領域とは同一金属被膜のパターニングに
よって形成され、これらの金属被膜は適切な方法によっ
て着色されることを特徴とする。着色の方法としては、
これらの金属被膜を陽極酸化したのち、適切な金属イオ
ンを有する溶液に浸漬することによって、該イオンを酸
化・還元せしめる方法や、あるいは陽極酸化中もしくは
酸化後に有機染料溶液に浸漬する方法が用いられる。一
般に有機染料による着色よりもこのように無機材料によ
って着色する方法が光や熱に対する耐性がよい。しかし
ながら、有機染料を用いると無機材料よりもはるかに多
彩な色彩を得ることができる。

【０００９】本発明の典型的な例を図１に示す。図１に
おいて、配線１８は走査線、配線１９はデータ線、電極
１３は画素電極である。画素電極１３は電極１５を介し
てＴＦＴの不純物領域の一方に接続されている。また、
データ線１９もＴＦＴの不純物領域の他の一方に接続さ
れている。また、走査線１９はＴＦＴのゲイト電極８に
接続している。この構成は図４に示した一般的なＴＦＴ
ＬＣＤの画素と同じである。本発明では、これに配線１
７を配置し、これによって画素電極１３を取り囲むこと
によって、これを遮光領域として利用する。また、同時
に配線１７は画素電極１３とオーバーラップし、その間
に補助容量２０を形成することとなる。

【００１０】走査線１８と配線１７は電気的には独立で
あり、好ましくは配線１７は一定の電位に保たれてお
り、また、これらの配線はいずれも陽極酸化後、着色さ
れている。特に、配線の材料としてアルミニウムを使用
する場合には、光の反射が強いので、着色によって光が
反射しないようにすることが求められる。なお、同じ理
由で好ましくは、データ線１９も着色されていることが
望まれる。特に、陽極酸化によって染色する方法によっ
ては配線の側面も着色されるので、光の乱反射を防止す
るうえで好ましい。さらに、陽極酸化膜は絶縁性が良好
であるので、配線層間のショートを防止する上で効果が
大きい。特に、データ線に陽極酸化膜を形成した場合に
は、対向基板の電極とのショートを防止することとな
る。すなわち、画素と対向電極とのショートは点欠陥で
あるのでそれほど重大なダメージはないが、データ線と
対向電極とのショートは線欠陥となるので致命的であ
る。

【００１１】着色すべき色としては黒が一般的である。
しかしながら、例えば、画素の対向基板側のフィルター
の色と同じ系統の色を着色してもよい。例えば、図２に
示すように画素の色の配列が縦方向にＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）というように配列している場合には、
着色を３段階に分けておこなってもよい。すなわち、最
初にＲの配線（走査線と接地線、合わせてＸ）のみを陽
極酸化し、これを赤に着色し、次にＧの配線Ｙのみを陽
極酸化して、これを緑に着色し、最後にＢの配線Ｚのみ
を陽極酸化して、これを青に着色する。

【００１２】着色するあたっては、陽極酸化後、１％程
度のアンモニア溶液によって中和し、さらにこれを水洗
してから染色槽に浸漬する。洗浄は冷水でおこなうこと
が好ましい。以下に実施例を示し、より詳細に本発明を
説明する。

【００１３】

【実施例】本発明によってアクティブマトリクスを形成
した例を図３に示す。基板１としてはコーニング７０５
９ガラス基板（厚さ１．１ｍｍ、３００×４００ｍｍ）
を使用した。この基板上にプラズマＣＶＤ法で全面に厚
さ５〜５０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍの窒化珪素膜
２を形成した。このように、基板を窒化珪素または酸化
アルミニウムの皮膜でコーティングしてこれをブロッキ
ング層とする技術は、本発明人等の出願である特願平３
−２３８７１０、同３−２３８７１４に記述されてい
る。

【００１４】ついで下地酸化膜３として厚さ１００〜３
００ｎｍの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方
法としては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やＴＥＯＳを
プラズマＣＶＤ法で分解・堆積した膜を４５０〜６５０
℃でアニールしてもよい。

【００１５】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜４を３０〜１５０
ｎｍ、好ましくは５０〜１００ｎｍ堆積し、さらに、プ
ラズマＣＶＤ法によって、保護層５として、厚さ２０〜
１００ｎｍ、好ましくは５０〜７０ｎｍの酸化珪素また
は窒化珪素膜を形成した。そして、基板を６００℃で２
４時間アニールして結晶化せしめた。このような長時間
のアニールの代わりに、スループットを向上させる方法
として、レーザー光を照射して、このシリコン膜４の結
晶性を改善せしめてもよい。このときにはレーザー光の
エネルギー密度は２００〜３５０ｍＪ／ｃｍ²が好まし
い。また、ショット数も１〜２０回が好ましい。ここま
での工程を図３（Ａ）に示す。

【００１６】次に、保護層を除去して、シリコン膜を島
状の領域６にパターニングし、さらに、酸素雰囲気中で
のスパッタ法やＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解・堆
積した膜を４５０〜６５０℃でアニールする方法によっ
て、ゲイト酸化膜７を形成した。特に後者の方法を採用
する場合には、本工程の温度によって、基板に歪みや縮
みが生じ、後のマスク合わせが困難となる恐れがあるの
で大面積基板を扱う場合には十分に注意しなければなら
ない。また、スパッタ法では基板温度は１５０℃以下に
できるが、膜中のダングリングボンド等を減らして、固
定電荷の影響を減らすために水素中で４５０℃程度のア
ニールをすることが望ましい。

【００１７】その後、厚さ２００ｎｍ〜５μｍのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、図３（Ｂ）に示すようにゲイト電極８
と配線１７を形成した。さらに、基板を電解溶液に浸し
てゲイト電極に電流を通じ、その周囲に陽極酸化物の層
９を形成した。なお、この陽極酸化の詳細な条件は、本
発明人等の発明である特願平４−３０２２０、同４−３
８６３７および同４−５４３２２に示される。本実施例
では、いずれも陽極酸化膜の厚さは２００〜２５０ｎｍ
とした。

【００１８】その後、イオンドーピング法によって、各
ＴＦＴの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部（すなわち
ゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜）をマスクとして自
己整合的に不純物を注入した。この際には、フォスフィ
ン（ＰＨ₃）をドーピングガスとして燐を注入した。ド
ーズ量は、燐は２〜８×１０¹⁵ｃｍ^-2とした。

【００１９】その後、図３（Ｃ）に示すようにＫｒＦエ
キシマーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓ
ｅｃ）を照射して、上記不純物領域の導入によって、結
晶性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーの
エネルギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ²、好まし
くは２５０〜３００ｍＪ／ｃｍ²とした。

【００２０】この結果、Ｎ型の領域１０、１１が形成さ
れた。この領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□で
あった。その後、基板を酢酸コバルト、塩化コバルト、
もしくは硝酸コバルトの溶液に浸し、しかして（Ｎ
Ｈ₄）₂Ｓ溶液に浸すことによって、陽極酸化膜を黒色
に染色せしめた。

【００２１】その後、図３（Ｄ）に示すように、ポリイ
ミドによって層間絶縁物１２を形成し、さらに、画素電
極１３をＩＴＯによって形成した。そして、コンタクト
ホールを形成して、ＴＦＴのソース／ドレイン領域にア
ルミニウムで電極１４、１５を形成し、このうち一方の
電極１５はＩＴＯにも接続するようにした。そして、水
素中で３００℃で２時間アニールして、シリコンの水素
化を完了した。

【００２２】さらに、図３（Ｅ）に示すように、データ
線を陽極酸化せしめて、データ線およびこれに接続する
電極１４の表面に陽極酸化物１６を生成せしめ、これを
先のものと同様に黒色に染色した。この陽極酸化の工程
においては、電極１５は既にデータ線から分離されてい
る（図１参考）ので、電極１５の周囲には陽極酸化膜は
形成されない。したがって、後の染色工程においても染
色されない。なお、このときには配線１７と画素電極１
３の間に補助容量２０が形成されている。このようにし
てアクティブマトリクスを完成させた。

【００２３】

【発明の効果】本発明によって、特別なフォトリソグラ
フィー工程を必要としないで遮光領域をＴＦＴ基板側に
形成することができた。この結果、ＴＦＴ基板の作製歩
留りは著しく向上し、特に基盤を重ねる工程での歩留り
が上昇することとなった。このように本発明は工業上有
益な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＴＦＴＬＣＤの画素の例を示す。

【図２】本発明によるＴＦＴＬＣＤの画素の例を示す。

【図３】本発明によるＴＦＴの作製方法を示す。

【図４】従来のＴＦＴＬＣＤの画素の例を示す。

【符号の説明】

１基板２窒化珪素もしくは酸化アルミニウム膜３下地酸化膜４シリコン膜５保護層６島状シリコン領域７ゲイト酸化膜８、２４ゲイト電極９、１６陽極酸化物１０、１１不純物領域１２層間絶縁物１３、２３画素電極１４データ側電極・配線１５、２５画素側電極１７接地線１８、２１走査線１９、２２データ線２０、２６補助容量２７遮光領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査線と並列に接地線を有し、該走査線
と接地線は同一金属被膜から形成され、かつ、陽極酸化
物をその表面に有し、該陽極酸化物は染色されているこ
とを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
【請求項２】請求項１において、データ線は陽極酸化
物をその表面に有し、該陽極酸化物は染色されているこ
とを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
【請求項３】請求項１において、接地線は画素電極と
重なって、補助容量を形成していることを特徴とするア
クティブマトリクス液晶表示装置。
【請求項４】走査線と接地線を同一金属被膜から形成
する工程と、前記走査線および接地線に電流を通じて陽
極酸化をおこなう工程と、レーザー光を照射する工程
と、前記陽極酸化物を染色する工程と、接地線の一部に
重なるように画素電極を透明導伝材料で形成する工程
と、データ線を形成する工程と、前記データ線を陽極酸
化する工程と、前記データ線の陽極酸化物を染色する工
程とを有することを特徴とするアクティブマトリクス液
晶表示装置の作製方法。