JPH0933951A - 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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JPH0933951A JP18878395A JP18878395A JPH0933951A JP H0933951 A JPH0933951 A JP H0933951A JP 18878395 A JP18878395 A JP 18878395A JP 18878395 A JP18878395 A JP 18878395A JP H0933951 A JPH0933951 A JP H0933951A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ＴＦＴ基板製作時の工程数を削減できると同時
に製造歩留まりが高く、さらに明るい画面が得られる液
晶表示装置およびその製造方法を提供すること。 【構成】透明ガラス基板上で少なくとも、チャネル長方
向において、透明画素電極の下部のソース金属電極の端
部が、半導体層の端部から延在して形成され、さらにデ
ータライン下部に遮光電極、ゲートライン自身を遮光電
極とする構成とするようにした。 【効果】製造工程数の削減、歩留まりの向上、明るい画
面が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）を使用したアクティブマトリクス駆動型液晶表示装
置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】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各々
に対応して、ス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常時駆動しているので時分割
駆動方式を採用してい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高く特にカラー表示には
欠かせない技術になっている。
【０００３】従来のアクティブマトリクス方式の液晶表
示装置に用いられるＴＦＴにおいては、絶縁透明基板上
に走査信号線（ゲートライン）、その上部にゲート絶縁
膜、その上部に半導体層、半導体層上にはドレイン電極
（データライン）およびソース電極があり、ソース電極
には透明な画素電極が接続されており、ドレイン電極
（データライン）には映像信号電圧が供給されている。
基板上にまずゲート電極が形成されているＴＦＴ構造は
一般に逆スタガ構造と呼ばれている。このようなＴＦＴ
として、特開昭６１−１６１７６４号公報が知られてい
る
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＴＦＴを用いた液晶表
示装置はアクティブ駆動が可能なためにコントラストが
高いと言う特長を持つ。しかし、基板上にＴＦＴを形成
する工程が複雑であり、６回以上のホトリソグラフィ工
程を必要とする。そのため、ＴＦＴ基板の製造コストが
高く、さらに工程数が多いためにゴミ等のために歩留ま
りが低下すると言う問題がある。
【０００５】工程を簡略化する方法として、従来技術で
は、ゲート絶縁膜と半導体層、ドレイン電極とソース電
極となる金属膜を連続成膜し、この金属膜のマスクとし
て半導体層は加工し、その後、透明電極を形成する方法
が提案されている。しかし、この従来技術では、半導体
膜をエッチングする際に、ソース電極の金属膜のエッチ
ング速度が半導体膜より小さい場合、ソース電極がひさ
し状に残り、透明電極がその段差のために断線しやすい
と言う問題が残る。すなわち、製造時の歩留まりが十分
考慮されていなかった。
【０００６】ところで、明るい画面表示を実現するため
には、透明画素電極の透過部の面積（以下、開口率）を
大きくする必要がる。しかし、上記従来技術では、開口
率を向上し、明るい表示画面を得ることについては考慮
されていなかった。
【０００７】本発明の目的は、製造工程数が少ない上に
製造歩留まりが高いアクティブマトリクス方式の液晶表
示装置の構造、製造方法を提供することにある。
【０００８】また、他の目的は、明るい表示画面が得ら
れるアクティブマトリクス方式の液晶表示装置を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
〔手段１〕透明絶縁基板上に形成した複数のゲートライ
ンと、前記複数ゲートラインに交差するように形成され
た複数のデータラインと、前記ゲートラインと前記デー
タラインの交差点付近に形成された逆スタガ構造の薄膜
トラジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された透明
画素電極とからなり、前記画素電極によって液晶を駆動
する機能を有する液晶表示装置における画素電極と接続
されるソース金属電極端部の平面構造において、チャネ
ル長方向において、半導体層の端部がソース金属電極の
端部より延在して形成されているようにした。
【００１０】〔手段２〕手段１において、画素電極を構
成する導電膜は、薄膜トランジスタのソース金属電極上
に形成された保護絶縁膜に形成された開口部を通じて、
前記ソース金属に接続されているようにした。
【００１１】〔手段３〕画素電極端部の輪郭線の一部
は、データラインとほぼ平行でデータライン下部に形成
された、データラインとは薄膜トランジスタを構成する
ゲート絶縁膜及び半導体層と絶縁分離された遮光膜上に
あり、ゲート絶縁膜及び薄膜トランジスタ上に形成され
た保護絶縁膜の積層膜を介して前記位置に形成されるよ
うにした。
【００１２】〔手段４〕手段３において、画素電極端部
の輪郭線の一部は、前記ゲートライン上で画素電極の輪
郭線が所定の間隙を持つように形成され、ゲート絶縁膜
及び薄膜トランジスタ上に形成された保護絶縁膜の積層
膜を介して前記位置に形成され、ゲートライン自身が遮
光膜となるようにした。
【００１３】〔手段５〕透明絶縁基板上に形成した複数
のゲートラインと、前記複数ゲートラインに交差するよ
うに形成された複数データラインと、前記複数ゲートラ
インと前記複数データラインの交差点付近に形成された
逆スタガ構造の薄膜トラジスタと、前記薄膜トランジス
タの上部に接続された透明画素電極とからなり、前記画
素電極によって液晶を駆動する機能を有する液晶表示装
置の製造方法において、ゲート絶縁膜及びその上部の半
導体層その上部にあるデータライン及びソース金属電極
を所定の平面パターンにエッチングする工程、前記半導
体層をゲート絶縁膜上で選択的にエッチングする工程、
前記ソース電極上部に形成された保護絶縁膜に開口部を
開けるためのエッチング工程、前記保護絶縁膜上に形成
された透明画素電極をエッチングする工程を順次行なっ
た。
【００１４】〔手段６〕手段５において、データライン
及びソース電極形成用マスクで高濃度Ｎ型半導体層をエ
ッチングしたのち、異なるマスクパターンでｉ型半導体
層をゲート絶縁膜上で選択的にエッチングする工程を備
えた。
【００１５】〔手段７〕手段５において、ゲート絶縁膜
上で半導体層を選択的にエッチングする際に、前記デー
タライン及びソース金属電極の一部と前記ソース電極を
下部に一部含む前記金属電極及び前記半導体層上に形成
したホトレジストをエッチングマスクとして加工する工
程を含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。ゲ
ート絶縁膜を所定の平面パターンにエッチングした工程
の後で、半導体層を所定の平面パターンにエッチングす
る工程を備えた。
【００１６】
【作用】チャネル垂直方向において、半導体層の端部が
ソース金属電極の端部より延在して形成されているの
で、ソース電極の金属膜をマスクと半導体膜をエッチン
グしても、金属膜の端部が半導体層に対してひさし状に
ならないので、透明電極が断線することなく、製造工程
の簡略化を図りながら製造歩留まりを向上できる。
【００１７】また、データライン近傍および下部に遮光
電極が形成され、さらに、透明画素電極の輪郭線が遮光
電極上及びゲートライン上にあるため、歩留まりが高
く、開口率が大きくなり、画面が明るくなる。
【００１８】
【実施例】以下、本発明の液晶表示装置及びその製造方
法を具体的な実施例を用いて説明する。
【００１９】（実施例１）図２に本実施例のアクティブ
マトリクス液晶表示装置におけるマトリクス部（表示
部）の断面構造を示す。表示パネルは、透明ガラス基板
ＳＵＢ１の一方の表面に薄膜トランジスタや画素電極Ｉ
ＴＯ１，各種配線などを形成したＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵ
Ｂと、これとは別の透明ガラス基板ＳＵＢ２の一方の表
面に共通電極ＩＴＯ２やカラーフィルタＦＩＬなどを形
成した対向基板ＯＰＳＵＢと、両基板を対向させてその
間隙に充填した液晶層ＬＣとから構成される。
【００２０】画素電極ＩＴＯ１と共通電極ＩＴＯ２との
間に画像信号電圧を印加して両電極間の液晶層ＬＣの電
気光学的状態を制御し、表示パネルのこの部分の光透過
状態を変化させ、所定の画像を表示する。
【００２１】液晶パネルの対向基板ＯＰＳＵＢ側または
ＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢ側にはバックライトが設置さ
れ、液晶パネルの画素部を透する光をそれぞれバックラ
イトと反対側から観察する。
【００２２】なお、以下で説明する図面では、同一機能
を有する部分に同一符号をつける。
【００２３】《ＴＦＴ基板》図１は、ＴＦＴ基板ＴＦＴ
ＳＵＢを構成する各層の平面パターンを示す図であり、
１画素とその周辺の領域を示す。図２は図１の２−２切
断線の断面図、図３は図１の３−３切断線における断面
図である。
【００２４】次に、図１〜３を用いてＴＦＴ基板ＴＦＴ
ＳＵＢの構造を詳しく説明する。ＴＦＴ基板の表面には
互いに平行な複数のゲートライン（走査信号線または水
平信号線）ＧＬと、ゲートラインと交差するように形成
された互いに平行な複数のデータライン（映像信号線ま
たは垂直信号線）ＤＬが設けられている。隣接する２本
のゲートラインＧＬと、隣接する２本のデータラインＤ
Ｌで囲まれた領域が画素領域となり、この領域にほぼ全
面に画素電極ＩＴＯ１が形成されている。スイッチング
素子としての薄膜トランジスタ（図１の破線で示した領
域）は各画素電極に対応してゲートラインの凸型部分
（図１では、上方に凸型の部分）に形成され、そのソー
ス電極ＳＤ１は画素電極に接続される。ゲートラインＧ
Ｌに与えられた走査電圧はゲートラインの一部で構成さ
れるＴＦＴのゲート電極に印加されてＴＦＴがＯＮ状態
となり、この時データラインＤＬに供給された画像信号
がソース電極ＳＤ１を介して画素電極ＩＴＯ１に書き込
まれる。
【００２５】《薄膜トランジスタＴＦＴ》図３に示すよ
うに、透明ガラス基板ＳＵＢ１上には導電膜ｇ１からな
るゲートラインＧＬが形成され、その上に後述のように
絶縁膜、半導体層などが形成され薄膜トランジスタＴＦ
Ｔが構成される。薄膜トランジスタは、ゲートラインＧ
Ｌにバイアス電圧を印加すると、ソース−ドレイン（デ
ータラインＤＬ）間のチャネル抵抗が小さくなり、バイ
アス電圧をゼロにすると、チャネル抵抗は大きくなるよ
うに動作する。ゲートラインＧＬの一部であるゲート電
極上に窒化シリコンからなるゲート絶縁膜ＧＩを設け、
その上に意図的に不純物を添加していに非晶質シリコン
からなるｉ型半導体層ＡＳ及び不純物を添加した非晶質
シリコンからなるＮ型半導体層ｄ０を形成する。このｉ
型半導体層ＡＳが薄膜トランジスタの能動層を構成す
る。さらに、その上にソース電極ＳＤ１，ドレイン電極
（実施例ではデータラインＤＬの一部がドレイン電極を
構成する。以下特に明記しない場合、ドレイン電極はデ
ータラインＤＬと呼ぶ。）を形成し、薄膜トランジスタ
とする。
【００２６】ゲート絶縁膜ＧＩとしては、例えば．プラ
ズマＣＶＤで形成された窒化シリコン膜が選ばれ、２０
００〜５０００Åの厚さに（本実施例では、３５００Å
程度）形成される。
【００２７】ｉ型半導体層ＡＳは、５００〜２５００Å
の厚さ（本実施例では、２０００Å程度）で形成され
る。Ｎ型半導体層ｄ０は、５００Å以下の厚さで薄く形
成され、ｉ型半導体層ＡＳとオーミックコンタクトを形
成するために設けられ、リン（Ｐ）をドープした非晶質
シリコン半導体で形成される。
【００２８】ソース電極、ドレイン電極の呼称は本来そ
の間のバイアスの極性によって決められる。本発明の液
晶表示装置では、動作中にその極性が反転するのでソー
ス電極、ドレイン電極が入れ替わるが、以下の説明で
は、便宜上一方をソース電極、他方をドレイン電極と固
定して呼ぶことにする。
【００２９】《ソース電極》図３に示すように、ソース
電極ＳＤ１はＮ型半導体層ｄ０上に形成され、第１導電
層ｄ１により構成されている。第１導電層ｄ１は厚さ６
００〜２０００Å（本実施例では、１８００Å程度）の
クロム（Ｃｒ）膜で形成される。第1導電膜は、Ｃｒ以
外の高融点金属（Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｍｏ）で形成されて
も良いし、これらの金属の合金で形成されても良い。
【００３０】前記ソース電極ＳＤ１は、図１、図３に示
すように、１画素領域の内側に形成されたｉ型半導体層
ＡＳ及びＮ型半導体層ｄ０上部に形成され、しかも、少
なくとも、チャネル長方向において、ソース金属電極Ｓ
Ｄ１の端部は、ｉ型半導体層ＡＳの端部から延在するよ
うに加工されている。また、その上部にある導電膜ｄ２
で構成された透明画素電極ＩＴＯ１は、保護絶縁膜ＰＳ
Ｖ１に開けられた開口部ＣＮ（以下、コンタクト穴と呼
ぶ）を通じてソース電極ＳＤ１と接続され、保護絶縁膜
ＰＳＶ１上に形成されている。
【００３１】このような構造により、透明導電膜ｄ２は
下層の下層のソース電極ＳＤ１である第１導電膜ｄ１の
段差のところで断線することなく、その段差を良好に乗
り越えることができる。これについては、後の製造方法
のところでさらに詳しく述べる。特に、本実施例のよう
に、第２導電膜ｄ２としてＩＴＯを用いる場合にこのよ
うな効果が顕著になる。ＩＴＯは結晶粒径が大きいため
に、結晶粒界部分と結晶粒のエッチング速度が異なり、
粒界の部分が速い。従って、第２導電膜ｄ２下部の断面
が良好形状に加工されていなければ、この下部段差で容
易に断線する。
【００３２】その点で、特開昭６１−１６１７６４号公
報に記載のように半導体膜上で金属膜をマスクとして半
導体をエッチングした場合、金属膜に比べて半導体膜の
エッチング速度が大きいので、断面構造において金属膜
がひさし状に形成され、この部分で透明導電膜が断線し
やすい。これに対して、本実施例では、上述のように段
差部でのＩＴＯの断線は非常に起こりにくい。
【００３３】《画素電極》画素電極は第２導電層ｄ２で
ある酸化インジウム錫（Indium-Tin-Oxide,以下略して
ＩＴＯと呼ぶ）などの透明導電膜ＩＴＯ１でそれぞれ形
成される。これは、薄膜トランジスタのソース電極ＳＤ
１に接続される。透明導電膜ＩＴＯ１はＩＴＯのスパッ
タリング膜によって形成され、その厚さは３００〜３０
００Å（本実施例では１４００Å程度）である。
【００３４】《ゲートラインＧＬ》図２、図３に示すよ
うに、ゲートラインＧＬは、単層の導電膜ｇ１で形成さ
れている。導電膜ｇ１としては厚さ６００〜２０００Å
（本実施例では、１８００Å程度）のスパッリングで形
成されたクロム（Ｃｒ）膜が用いられる。これも、第１
導電膜ｄ１同様、他の高融点金属あるいは合金でも良
い。
【００３５】《データラインＤＬ》図２、図３に示すよ
うに、データラインＤＬは、透明ガラス基板ＳＵＢ１上
のゲート絶縁膜ＧＩ及びその上部にある半導体層ＡＳ、
ｄ０上に形成され、その断面構造において、ｉ型半導体
層ＡＳ、Ｎ型半導体層ｄ０、第１導電膜ｄ１である透明
導電膜のほぼ同一平面パターンを有する積層構造となっ
ている。ほぼ同一平面パターンとなるのは、後の製造方
法で示すように、この部分で前記ｉ型半導体層ＡＳをデ
ータラインＤＬの第１導電膜ｄ１をマスクとして加工す
るための特徴である。これらの層または膜のうち主とし
て電気伝導に寄与し、信号を伝達するのは第１導電膜ｄ
１である。
【００３６】《保持容量Ｃａｄｄ、寄生容量Ｃｇｓ》保
持容量ＣａｄｄはＴＦＴが形成されたゲートラインＧＬ
とは異なる前段のゲートラインＧＬとゲート絶縁膜ＧＩ
及び保護絶縁膜ＰＳＶ１の積層膜を挟んで画素電極ＩＴ
Ｏ１（ｄ２）との交差領域の容量で構成される。この保
持容量Ｃａｄｄは液晶層ＬＣの容量の減衰やＴＦＴのオ
フ時の電圧低下を防止する働きがある。
【００３７】寄生容量ＣｇｓはＴＦＴが形成されたゲー
トラインＧＬである自段のゲートラインＧＬとゲート絶
縁膜ＧＩ及び保護絶縁膜ＰＳＶ１の積層膜を挟んで画素
電極ＩＴＯ１（ｄ２）との交差領域の容量で構成され
る。また、前記ＣａｄｄとＣｇｓは図２に示す様に、ゲ
ートラインＧＬ上でその透明導電膜ｄ２が所定の間隔に
なるように設定してある。
【００３８】このように、寄生容量Ｃｇｓを設けること
により、自段のゲートラインＧＬと透明導電膜ｄ２を重
ねない構造に比べ、ゲートラインＧＬと画素電極ＩＴＯ
１（ｄ２）の間隙を対向基板ＯＰＳＵＢに形成するブラ
ックマトリクスＢＭで覆い隠す必要がなく、開口率が向
上する。
【００３９】《遮光電極ＳＫＤ》図１、図２に示すよう
に遮光電極ＳＫＤはＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢの透明ガラ
ス基板ＳＵＢ１上にゲートラインＧＬを構成する導電膜
ｇ１で形成される。
【００４０】この遮光電極ＳＫＤは平面構造上は図１に
示すようにドレインラインＤＬに沿って画素電極ＩＴＯ
１とオーバラップし、しかも、データラインＤＬの下部
をふさぐように形成されている。一方、断面構造的には
図２に示すように、遮光電極ＳＫＤはデータラインＤＬ
とゲート絶縁膜ＧＩ及び半導体層ＡＳ、ｄ０によって絶
縁分離されている。このため、遮光電極ＳＫＤとデータ
ラインＤＬが短絡する可能性は小さい。また、画素電極
ＩＴＯ１と遮光電極ＳＫＤはゲート絶縁膜ＧＩ及び保護
絶縁膜ＰＳＶ１で絶縁分離されている。
【００４１】遮光電極ＳＫＤは、前記寄生容量Ｃｇｓ同
様、１画素の画素に対する画素電極の透過部の面積、す
なわち開口率を向上させ、表示パネルの明るさを向上さ
せる機能を有する。図１に示した表示パネルにおいて、
バックライトはＴＦＴ基板ＳＵＢ１を有するＴＦＴＳＵ
Ｂ側の一方に設定される。以下では、便宜上バックライ
トがＴＦＴ基板ＳＵＢ１から照射され、対向基板ＯＰＳ
ＵＢ側から観察する場合を示す。照射光は対向基板のガ
ラス基板ＳＵＢ１を透過し、このガラス基板ＳＵＢ１の
一方の表面にスパッタりリングで形成された配線ライン
のクロム（Ｃｒ）が形成されていない部分から液晶層Ｌ
Ｃに入る。この光は対向基板に形成された透明共通電極
ＩＴＯ２とＴＦＴ基板に形成された画素電極ＩＴＯ１間
に印加された電圧で制御される。
【００４２】表示パネルがノーマリホワイトモードで
は，本実施例のように遮光電極ＳＫＤや寄生容量Ｃｇｓ
が形成されていない場合、対向基板ＯＰＳＵＢにはブラ
ックマトリクスＢＭが広く必要になり、これがないと、
データラインＤＬあるいはゲートラインＧＬと画素電極
ＩＴＯ１の隙間から電圧で制御されない漏光が通過し、
表示のコントラストが低下する。また、上下、すなわ
ち、対向基板ＯＰＳＵＢとＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢは液
晶を挾んで張り合わせてあり、合わせマージンを大きく
とる必要があり、ＴＦＴ基板上のみで遮光電極構造とす
る本実施例に比べて開口率が小さくなる。
【００４３】さらに、上記遮光電極ＳＫＤ及びゲートラ
インＧＬはバックライト光を一旦反射し、これをバック
ライト下部にある導光板に戻し、さらに、これを再度開
口部に反射、透過させる働きがあり、本実施例構造は開
口率以上に画面が明るくなる。特に、データラインＤＬ
の下部に半導体層ＡＳ、ｄ０が形成された構造では、半
導体層は光吸収層の働きがあるため、遮光層金属ＳＫＤ
がデータラインＤＬ下部半導体層のさらに下部に形成さ
れていない場合、反射率が低下し、画面が暗くなる。
【００４４】本実施例における、データラインＤＬ下部
の半導体は、データラインＤＬをマスクとして加工して
いるため、データラインの第１導電膜ｄ１は半導体層の
段差を横切ることがなく、断線不良を低減する効果があ
る。従って、本実施例における、遮光電極ＳＫＤと上記
データラインＤＬの組合せは画面を明るくする効果を得
る上で、新たに得られた効果である。
【００４５】また、本実施例では、ゲートラインＧＬ及
び遮光電極ＳＫＤには、スパッタリングで形成されたク
ロム（Ｃｒ）を使用したが、低反射の遮光電極構造とす
るために、酸化クロムを基板側に形成した後、クロムを
連続スパッタリングで形成した多層膜とすうことも可能
である。
【００４６】《保護膜》図１、図３に示すように、ＴＦ
Ｔ基板ＴＦＴＳＵＢの薄膜トランジスタＴＦＴを形成し
た側の表面は、ソース電極ＳＤ１と画素電極を接続する
コンタクト穴ＣＮ、及び後述のようにＴＦＴ基板の周辺
部に設けられゲート端子部及びドレイン端子部などを除
いて保護膜ＰＳＶ１で覆われる。
【００４７】《ゲート端子部ＧＴＭ》図４はＴＦＴ基板
上のゲートラインＧＬの終端部付近から外部の駆動回路
との接続部分であるゲート端子ＧＴＭまでの部分の平面
図、図５は図４の５−５切断線における断面図である。
【００４８】ゲート端子ＧＴＭは、透明導電膜ｄ２から
なっており、透明導電膜ｄ２が外界に露出している。ゲ
ート端子ＧＴＭの透明導電膜は、画素電極やデータライ
ンを構成する透明導電膜ＩＴＯ１と同時に形成される。
また、導電膜ｇ１よりも第２導電膜ｄ２の方が大きめの
パターンになっている。これは、薬品、水分等が浸入
し、Ｃｒからなる導電膜ｇ１が腐食されることを防止す
るためである。本構造では、保護膜ＰＳＶ１以外で外界
に露出している部分は透明導電膜ＩＴＯ１（ｄ２）のみ
である。ＩＴＯはその名のように、酸化物であり、腐食
の原因と酸化反応には著しく強く、従って、この構造は
信頼性が高い。
【００４９】このように、ＴＦＴを用いた液晶表示装置
においては、ゲート端子ＧＴＭを構成する材料としてＩ
ＴＯとしなければ、歩留まり、信頼性を保つことができ
ない。《ドレイン端子部ＤＴＭ》図６はＴＦＴ基板上の
データラインＤＬの終端部付近から外部の駆動回路との
接続部分であるドレイン端子ＤＴＭまでの部分の平面図
であり、図７は図６の７−７切断線における断面図であ
る。
【００５０】ドレイン端子ＤＴＭは上述のゲート端子Ｇ
ＴＭの場合と同等の理由により透明電極ｄ２で形成され
ている。透明電極ｄ２は第１導電膜ｄ１より広いパター
ンで形成されている。また、ドレイン端子部は外部回路
との接続を行うために、保護膜ＰＳＶ１は除去されてい
る。
【００５１】また、断面構造である図７においては、前
述のソース電極ＳＤ１同様、そのデータラインＤＬ端部
において、ｉ型半導体層ＡＳがデータラインＤＬより幅
広く形成されている。これにより、データラインＤＬの
段差において透明電極ＩＴＯ１（ｄ２）が断線すること
を低減する構造となっている。
【００５２】図８は表示パネル周辺部の概略的な構造を
示す平面図である。ＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢ（ＳＵＢ
１）の周辺部では各ゲートラインに対応して複数のゲー
ト端子ＧＴＭが並べて配置され、ゲート端子群Ｔｇを構
成する。同様に、各データタインに対応して複数のドレ
イン端子ＤＴＭが並べて配置され、ドレイン端子群Ｔｄ
を構成する。また、図８のＩＮＪは対向基板ＳＵＢ２の
張り合わせのシールパターンＳＬが設けられいない部分
で、両基板の張り合わせ後、ここより液晶が封入され
る。
【００５３】《対向基板ＯＰＳＵＢ》図２に示すよう
に、透明ガラス基板ＳＵＢ２の一方の面には赤、緑、青
のカラーフィルタＦＩＬ，保護膜ＰＳＶ２，共通透明画
素電極ＩＴＯ２及び配向膜ＯＰＲＩ２が順次積層して設
けられている。また、透明ガラス基板ＳＵＢ２の他方の
面上には偏光板ＰＯＬ２が張り合わせてあり、これとＴ
ＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢのＴＦＴが形成されていない他方
の面にある偏光板ＰＯＬ１で透過光を偏光する。
【００５４】同図のガラス基板ＳＵＢ２には、ブラック
マトリクス遮光膜ＢＭは形成されていないが、実際に
は、図１のＴＦＴ部分に光が照射し、ＴＦＴのリーク電
流が増加しない程度の面積、Ｃｒのスパッタリング膜あ
るいはＣｒ酸化物とＣｒの積層、あるいは、さらに樹脂
材料で形成されている。
【００５５】《ＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢの製造方法》次
に、上述した液晶表示装置のＴＦＴ基板ＴＦＴＳＵＢの
製造方法を図９〜図１５を用いて説明する。図９は製造
工程の流れを各工程の名称を用いてフローチャートとし
てまとめたものである。各工程をあるサブ単位でまとめ
て、それに（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）などと記号をつけて
ある。この（Ａ）から（Ｆ）までの各々のサブ工程での
断面構造が図１０〜１５に対応する。ここで、（Ｂ）工
程（図１１）を除く、断面構造は、各工程で薄膜をエッ
チング加工した直後の断面構造であり、説明上、各断面
にはマスクとして使用したホトレジストが薄膜上に剥離
せず残してある。これらの図は、ＴＦＴ基板の薄膜トラ
ンジスタと画素電極接続部付近（図３の断面図と対応）
の断面図である。なお、図９のＨの最終工程での対応す
る断面構造は図３である。工程（Ａ）、（Ｃ）、
（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）のサブ工程にはそれぞれ写真
（ホト）処理工程が含まれている。ここで、ホト処理工
程とは本発明ではホトレジストの塗布からマスクを使用
した選択露光を経てそれを現像するまでの一連の作業を
示すものとする。図９から明らかなように、本発明では
ＴＦＴ基板を５回のホト処理工程を経て製造される。
【００５６】以下、各工程を順を追って説明する。
【００５７】透明ガラス基板ＳＵＢ１を準備し、その一
方面上全面にＣｒ膜をスパッタリングにより形成する。
このＣｒ膜上にホト処理（第１ホト）によって所定パタ
ーンのマスクをホトレジストＰＲＥＳで形成した後、Ｃ
ｒ膜を選択的にエッチングし、所定パターンの導電膜ｇ
１を形成する（工程（Ａ），図１０）。これが、ゲート
ラインＧＬや遮光電極ＳＫＤを構成する。
【００５８】次に、透明ガラス基板ＳＵＢ１の一方面上
に設けた導電膜ｇ１上に、プラズマＣＶＤ装置により窒
化Ｓｉ膜ＧＩ、ｉ型非晶質Ｓｉ膜ＡＳ，Ｎ型の非晶質Ｓ
ｉ膜ｄ０を順次形成する。さらに、引き続き、スパッタ
リング法でＣｒ膜を形成、これが第１導電膜ｄ１である
（工程（Ｂ），図１１）。ここで、半導体層ＡＳ，ｄ０
をホトレジスト工程を用いず連続的に行なうために、レ
ジストによる半導体層の表面酸化を低減でき、Ｎ型半導
体層ｄ０と導電膜ｄ１のコンタクト抵抗を低減し、薄膜
トランジスタの移動度を向上できる。
【００５９】ホト処理（第２ホト）によって所定のパタ
ーンのマスクをホトレジストＰＲＥＳで形成した後、Ｃ
ｒ膜を選択的にエッチングして、所定のパターンの導電
膜ｄ１を形成する。続いて、前記ホトレズストＰＲＥＳ
を用いて、Ｎ型半導体ｄ０をドライエッチング除去する
（工程（Ｃ），図１２）。
【００６０】この際、Ｃｒ膜はウエットエッチングで除
去し、ホトレジストＰＲＥＳ端部からＣｒ膜エッチング
端部は通常０．５から１μｍ程度後退する。さらに、Ｎ
型半導体ｄ０は前述のように、その厚さは５００Å以下
と非常に薄く、またエッチングとして異方性の強いドラ
イエッチングも用いるので、前記ホトレジストＰＲＥＳ
端部からのエッチング後退量は０．３μｍ程度と小さ
く、ソース電極ＳＤ１下部がエッチングされず、ひさし
形状とはならない。次に、ホト処理（第３ホト）によっ
て所定のパターンのマスクをホトレジストＰＲＥＳで形
成した後、ｉ型半導体層ＡＳをゲート絶縁膜ＧＩ上で選
択的にエッチング除去する（工程（Ｄ），図１３）。
【００６１】この際のホトレジストＰＲＥＳパターンは
ソース電極ＳＤ１端部ではソース電極より幅広くして、
後に形成される透明導電膜がソース電極端部で断線しな
いようにパターン化し、逆に図２に示したデータライン
ＤＬ部やゲートラインＧＬとデータラインＤＬ部分はホ
トレジストＰＲＥＳは形成せずデータラインＤＬの導電
層ｄ１をマスクとして加工する。これにより、上記ホト
レジストＰＲＥＳを形成していないデータライン付近で
は、ｉ型半導体層ＡＳがデータラインからはみ出さず、
高精度の加工ができ、開口率が向上やゲート配線の遅延
時間低減に必要なゲート容量が低減できる効果がある。
【００６２】本発明者等の実験結果では、ｉ型半導体Ａ
ＳのホトレジストＰＲＥＳパターンをソース電極ＳＤ１
より幅広く設定せず、ソース電極の導電膜ｄ１自身をマ
スクとしてエッチングした場合、ｉ型半導体ＡＳの厚さ
がＮ型半導体ｄ０より厚いためソース電極ＳＤ１端部よ
り下部の半導体層が後退し、これがひさし形状となっ
た。これにより、後に成膜される画素電極ＩＴＯ１がこ
の段差部で断線する率が非常に高くなった。
【００６３】次に、プラズマＣＶＤ装置により窒化Ｓｉ
Ｎ膜からなる保護絶縁膜ＰＳＶ１を形成する。ホト処理
（第４ホト）によってホトレジストＰＲＥＳのマスクを
形成後、保護絶縁膜ＰＳＶ１をエッチングし、コンタク
ト穴ＣＮや配線端子部の保護膜ＰＳＶ１を除去する（工
程（Ｅ），図１４）。
【００６４】次に、ＩＴＯ膜からなる第２導電膜ｄ２を
スパッタリングにより設ける。ホト処理（第５ホト）に
よってホトレジストＰＲＥＳでマスクを形成後、第２導
電膜ｄ２を選択的にエッチングし、画素電極ＩＴＯ１な
どにＩＴＯパターンを残す（工程（Ｆ），図１５））。
【００６５】本実施例によれば、高開口率で明るい液晶
表示装置を実現できる。
【００６６】また、表示パネルを構成するＴＦＴ基板を
５回のホトレジスト工程を含む簡略な工程で製造できる
ため、安価な液晶表示装置を提供できる効果がある。さ
らに、断線しやすいＩＴＯからなる導電膜下部の段差の
形状を良好に保つことができ、製造時の歩留まりを向上
できる。
【００６７】
【発明の効果】本発明により、開口率が高く、明るい表
示画面が得られる液晶表示装置を提供することができ
る。
【００６８】また、表示パネルを構成するＴＦＴ基板を
５回のホトレジスト工程を含む簡略な工程で製造できる
ため、安価な液晶表示装置及びその製造方法を提供する
ことができる。
【００６９】さらに、ＩＴＯからなる導電膜下部の段差
の部分での断線がなく、製造時の歩留まりが高い液晶表
示装置及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１におけるＴＦＴ基板の１画素とその周
辺部の各層の平面パターン図である。
【図２】本発明の実施例１における液晶表示パネルの断
面図である（図１の２−２線における断面図）。
【図３】本発明の実施例１における薄膜トランジスタ基
板の薄膜トランジスタ、画素電極付近の断面図である
（図１の３−３線における断面図）。
【図４】ゲート端子ＧＴＭとゲート配線ＧＬの接続部近
辺を示す平面図である。
【図５】ゲート端子ＧＴＭとゲート配線ＧＬの接続部近
辺を示す断面図である。
【図６】ドレイン端子ＤＴＭとデータ配線ＤＬの接続部
近辺を示す平面図である。
【図７】ドレイン端子ＤＴＭとデータ配線ＤＬの接続部
近辺を示す断面図である。
【図８】表示パネルのマトリクス周辺部の構成を説明す
るための平面図である。
【図９】実施例１における液晶表示装置のＴＦＴ基板Ｔ
ＦＴＳＵＢの製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】図９における工程Ａに対応した断面図であ
る。
【図１１】図９における工程Ｂに対応した断面図であ
る。
【図１２】図９における工程Ｃに対応した断面図であ
る。
【図１３】図９における工程Ｄに対応した断面図であ
る。
【図１４】図９における工程Ｅに対応した断面図であ
る。
【図１５】図９における工程Ｆに対応した断面図であ
る。
【符号の説明】
ＳＵＢ１，ＳＵＢ２……透明ガラス基板、ＧＬ……ゲー
トライン（走査信号線）、ＤＬ……データライン（映像
信号線）、ＧＩ……ゲート絶縁膜、ＡＳ……ｉ型半導体
層、ｄ０……Ｎ型半導体層、ＳＤ１……ソース電極、Ｉ
ＴＯ１……透明導電膜、ｇ……導電膜、ｄ１……第１導
電膜、ｄ２……第２導電膜、ＴＦＴ……薄膜トランジス
タ、ＴＦＴＳＵＢ……ＴＦＴ基板、ＯＰＳＵＢ……対向
基板、ＰＳＶ……保護膜、ＧＴＭ……ゲート端子、ＤＴ
Ｍ……ドレイン端子、ＳＫＤ……遮光電極、Ｃａｄｄ…
…保持容量、ＬＣ……液晶、ＢＭ……ブラックマトリク
ス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 伸之 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

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】透明絶縁基板上に形成した複数のゲートラ
    インと、前記複数ゲートラインに交差するように形成さ
    れた複数のデータラインと、前記ゲートラインと前記デ
    ータラインの交差点付近に形成された逆スタガ構造の薄
    膜トラジスタと、前記薄膜トランジスタに接続された透
    明画素電極とからなり、前記画素電極によって液晶を駆
    動する機能を有する液晶表示装置における画素電極と接
    続されるソース金属電極端部の平面構造において、チャ
    ネル長方向において、半導体層の端部がソース金属電極
    の端部より延在して形成されていることを特徴とする液
    晶表示装置。
  2. 【請求項２】前記画素電極を構成する導電膜は、薄膜ト
    ランジスタのソース金属電極上に形成された保護絶縁膜
    に形成された開口部を通じて、前記ソース金属に接続さ
    れていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装
    置。
  3. 【請求項３】画素電極端部の輪郭線の一部は、データラ
    インとほぼ平行でデータライン下部に形成された、デー
    タラインとは薄膜トランジスタを構成するゲート絶縁膜
    及び半導体層と絶縁分離された遮光膜上にあり、ゲート
    絶縁膜及び薄膜トランジスタ上に形成された保護絶縁膜
    の積層膜を介して前記位置に形成されたことを特徴とす
    る液晶表示装置。
  4. 【請求項４】前記画素電極端部の輪郭線の一部は、前記
    ゲートライン上で画素電極の輪郭線が所定の間隙を持つ
    ように形成され、ゲート絶縁膜及び薄膜トランジスタ上
    に形成された保護絶縁膜の積層膜を介して前記位置に形
    成され、ゲートライン自身が遮光膜となることを特徴と
    する請求項３に記載の液晶表示装置。
  5. 【請求項５】透明絶縁基板上に形成した複数のゲートラ
    インと、前記複数ゲートラインに交差するように形成さ
    れた複数データラインと、前記複数ゲートラインと前記
    複数データラインの交差点付近に形成された逆スタガ構
    造の薄膜トラジスタと、前記薄膜トランジスタの上部に
    接続された透明画素電極とからなり、前記画素電極によ
    って液晶を駆動する機能を有する液晶表示装置の製造方
    法において、 ゲート絶縁膜、その上部の半導体層、その上部にある高
    濃度Ｎ型半導体層、その上部のデータライン及びソース
    金属電極の構成において、前記データライン及びソース
    金属電極を所定の平面パターンにエッチングする工程、
    前記半導体層をゲート絶縁膜上で選択的にエッチングす
    る工程、前記ソース電極上部に形成された保護絶縁膜に
    開口部を開けるためのエッチング工程、前記保護絶縁膜
    上に形成された透明画素電極をエッチングする工程を順
    次行なうことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
  6. 【請求項６】データライン及びソース電極形成用マスク
    で高濃度Ｎ型半導体層をエッチングしたのち、異なるマ
    スクパターンでｉ型半導体層をゲート絶縁膜上で選択的
    にエッチングする工程を備えたことを特徴とする請求項
    ５に記載の液晶表示装置の製造方法。
  7. 【請求項７】ゲート絶縁膜上で半導体層を選択的にエッ
    チングする際に、前記データライン及びソース金属電極
    を下部に含んで、前記半導体層上に形成したホトレジス
    トをエッチングマスクとして加工する工程を含むことを
    特徴とする請求項５に記載の液晶表示装置の製造方法。
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