TWI238277B - Liquid crystal display device - Google Patents

Description

1238277 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於液晶顯示裝置之相關技術，特別是有關 於薄膜電晶體（TFT)方式等的主動矩陣型液晶顯示裝置及其 製造方法。 【先前技術】 液晶顯不裝置，特別是施加橫電場於液晶的上下基板間 的液晶間隙（gap)之平面切換（In_piane_Swithching，以下簡 稱IPS)模式之液晶顯示器，係對高畫質之要求得以滿足之可 能的顯示方式，更朝向其畫質的進一步改善而正進行著各 種改良。 係藉由產生於挾住絕緣膜 IPs液晶顯示裝置之一 層的金屬電極間的橫電$，而切換液晶之方式。如此之構 造的缺點，相較於™方式（TwistedNematicScheme)之顯示 裝置’則具有難以增大像素開口帛，且光之利用效率较低 之缺失。4彌補該缺失，則因必須增大背照光的亮度，故 作為LCD模組之整体，佴邀 係難以達到章記型的個人電腦或攜帶 型終端機所要求之低消費電力化。 IPS型液晶顯示裝置伯且古 、 > 、.取罝係具有其開口率低，必須高開口率化 1::二過:化〈課題。是故，經本案發明者的檢討結果 而仔知，:、作為構成鑛齒（CGmb Teeth_shaped)電極的像 極及共通電極以外的雷媒盡 .、 、 生源之閘極配線，雖亦能完令 地進行遮蔽，但理想上， 。上係此減低因電場旋繞而導致畫質 的不均4或防止因光漏失而導致明亮比的下降。 85711 1238277 而侍知，IPS型液晶顯示裝置， 面狀電柘呈相料A A 相各於中介液晶層而平 一主相對向的TN液晶顯示裝f， 電容亦即浚曰不、 置因其錄齒電極間的 示品質的降俏μ 在防止因電位變動而導致顯 条低上，係必須較大的保持心办 、 若增大保拮命h w 、I谷，因此具有所謂 持兒谷則開口率下降之課題。 本案又優點之—，係提供一種解 導誤動作於金滌β - 乂课題’且改善傳 進而#曰升門 不之間極配線的遮蔽，並提高顯示品質 進而棱升開口率且明亮之液晶顯示、 及解決之今％ 本案之其他優點 夬又碟鸿，則闡明於本案說明書當中。 【發明内容】' 两 本發明解決課題之手段之主要例，有。 〈手段1> 有 ^ &電場方式之液晶顯示裝置（主動矩陣型液晶顯示裝 二’其係具有：中介液晶層而相對向配置之第!基板及第2 土反、形成^前述第1基板上的複數閘極配線、與前述複數 配線作㈣狀交叉之複數波極配線、以及對應於閘極 配、'桌和沒極配線的各交點而形成的薄膜電晶體；且設置像 =於互相鄰接的一對的前述閘極配線和互相鄰接的一對的 雨逑汲極配線所圍繞之區域， (a)前述第1基板係具有： 半導體層，其係形成於該第1基板上； 第1絕緣膜，其係形成於該當半導體層上； 閘極配線，其係形成於第1絕緣膜上； 弟2纟巴緣膜：’其係形成於閘極配線上； 85711 1238277 沒極配線，其係形成於第2絕緣膜上； 第3絕緣膜’其係形成於汲極配線上；以及 共通電極或共通電極配線，其係形成於第3絕緣膜上； (b)前述半導體層係具有： 區域’其係連接於前述鄰接的一對的閘極配線的一方 所形成的前述薄膜電晶體，且中介第丨絕緣膜而形成於該當 一對的閘極配線的另一方的下部。 〈手段2> 在前述手段1當中，設置有： .蓟t半導層’其係中介第1絕緣膜而形成於前述鄰接 的一對的閘極配線的另—方（the an〇ther 〇f此卿〇f他 gate lines adjacent to 〇ne another)的下部；以及 電極，其係中介至少前述第2絕緣膜而形成於另一方的 閘極配線的上部。 <手段3> 可述手段2當中，前述電極係作為金屬 <手段4> 在前料段2或手段3當中，藉& :中介前述第1絕緣磨 形成於前逑-對的問極配線的另-方的下部之前逑半· '以及中介至少前述第2絕緣膜而形成於該另-方的間 =的上口可逑電極；而構成相對於來自該另-方的 梪配線的漏電場之遮蔽電極。 <手段5> 前述一對的閘極配線 在前述手段2乃至4之任一個當中 85711 1238277 的另-方的至少端部，係以中介前述至少前述第2絕緣膜而 形成的電極和前述共迹電極而平面地覆蓋。 〈手段6> 在前述手段1乃至5之任一個當中，前述第3絕緣膜係有機 膜。 <手段7> 在前述手段1乃至6之任一個當中，覆蓋於前述第3絕緣膜 上的共通電極係透明電極。 <手段8> j前述手段4當中，被挾於構成前述遮蔽的前述半導體層 和前述電極之絕緣膜，係將前述薄膜電晶體的閘極絕緣膜 、及層間絶緣膜予以積層而形成，層間絕緣膜係將前述間 極配線和前述汲極配線予以分隔。 <手段9> —種橫電場方式之液晶顯示裝置（主動晶顯示裝 )’其係具有：中介液晶層而相對向配置之第板及第2 ^反、形成於前述第丨基板±的複㈣極配線、複數保持電 :配線、與雨述複數閘極配線作矩陣狀交叉之複數沒極配 1 X及對應於閉極配線和汲極配線的各交點而形成的薄 :兒曰曰體’且設置像素於互相鄰接的-對的前述閘極配線 口互相鄰接的一對的前述汲極配線所圍繞之區域， U)前述第1基板係具有： 半導體層’其係形成於該第1基板上； 第1絕緣膜，其係形成於該當半導體層上；

S57H 1238277 閘極配線，其係形成於第！絕緣膜上； 第2絕緣膜，其係形成於閘極配線上，· 汲極配線，其係形成於第2絕緣膜上； 第3絕緣膜，其係形成於汲極配線上，·以及 共通電極，其係形成於第3絕緣膜上； (b)分別在前述沒極配線的下部係設置有延伸於⑼及 極配線延伸方向的前述保持電容配線，而在該❹配線的 切係設置有^伸於該當&極配線延伸方向的前逑共通電 極° <手段10> 在前述手段9當中’前述半導體層係延伸於前述沒極配線 ^下部，且具有亦延伸於前述沒極配線延伸方向所延伸之 W逑保持電容配線的下部， 而和该*保持電客配線均形成 保待電谷 < 區域。 <手段11> j财述手段1G當中’ I述半導體層係具有：連接於互相 ㈣的-對的前述閘極配線的—方所形成的薄膜電晶體， 且中介弟1絕緣膜而形成於該一對的間極配線的另—方 下邵之區_ "虞此’而對該當一對的閑極配線的另— 構成漏電場的錢《，而對延伸於前述_&、線的下部 之保持電容配線係構成保持電容。 <手段12> 义在前述手段9乃至U之任—個當中，前述保持電容 則述共m電極係在顯示區域外作連接而分別供應相同電位 85711 -10- 1238277 <手段1 3 > 在前述手段1乃至12之任一個當中，前述薄膜電晶體的半 導體層係由多晶石夕（石夕的多結晶模）所形成。 本發明之更進/步之手段，係閘明於以下之發明實施形 態之中。 【實施方式】 依據以下實旅例而說明表示本發明之特徵之代表性構 造。 (實施例1) 圖1〜圖3係表示設置於本發明之一實施例之TFT液晶顯示 装置之像素（畫素）之一之平面圖及截面圖。圖2、圖3係分別 表示圖1之2-2,、3-3’之虛線所示之切斷線之截面。圖面中為 易於理解切斷部，以◦圈繞數字而表示切斷部。又，圖係 說明用而記載要部，亦有自圖中省略配向膜者。或亦有省 略對向基板侧之構成者。以下依序表示。 圖1係表示前述像素之一之模式平面圖案。該丨個的像素 係被相鄰的閘極配線GL、相鄰的汲極配線DL所圍繞而構成 。閘極配線GL係亦作為TFT的閘極電極而作動，該丁打的閉 極電極係其半導體層為多晶矽（多結晶矽）psi所構成，且供 應使TFT產生〇N/〇FF之電壓。例如，從千认闰1上7 ’、 一 攸7^於圖1左侧的汲極 線叫前《接的沒極配線见之―）供應至多晶州㈣電 说，係在雨述鄰接於該多晶碎PSI(示於圖的左下）的閉㈣ 線的一個（示於圖1的下侧）為施加⑽電壓的時序 兩 於酌述一個的像素的液晶電容 ^ 狩兒谷（輔助液晶電容的 85711 -11- 1238277 電荷保持$電荷保持電容），且施加影像電壓（汲極電壓）於 口二甩备其結果，被引出至前述鄰接的閘極配線GL的

卜的個（不於圖1的上側）的下部之前述低溫多晶矽PSI 、金屬電極SPM(圖3的端子cpAD)及連接於此的透明像素電 極SPT的電位’即形成前述影像電位。 私 ㈤逑夕#接的間極配線GL的另一 _，因係在其動作中有助 、、ϋ ϋ像素的另—個動作，該前述像素係鄰接於（沿閑極配 、、泉GL的延伸方向）前述鄰接的閘極配線GL的一個所供應助 力的削述個的像素（圖1中主要顯示的部份），故此後稱為 「前段的閘極配線」。此記述係依據假定前述另外的像素 部份示於圖1的上側）為較前述一個的像素較先進行掃描 若該田另外的像素為績接於該當一個的像素之後而進行 掃描，則前述前段的間極配線係改稱為「次段的閘極配線 」。相對於此，掃描前述一個的像素（實施例的說明中主要例 示的像素）之前述鄰接的閘極配線GL的一個（示於圖丨的上 例）係亦圯述為「自段的閘極配線」。本實施例中，其前述 一個的像素和前述另外的像素之掃描順序係不自限。 幻述黾机的机動係自沒極配線dl通過第1導孔CNT1而繫 接於多晶矽PSI，該多晶矽中的電流係通過前段的閘極配線 GL近傍的第2導孔CNT2，而流至金屬像素電極spM。多晶 矽PSI係延伸於透明像素電極SPT的下部，且延伸於閘極線 方向，並埋設於前段的閘極配線GL的下部。此處，前述金 屬像素電極SPM係和第2導孔CNT2相連接，並自其上部覆蓋 前段的閘極配線。 85711 -12- 1238277 另一方面，有機絕緣膜上的透明像素電極SPT，係中介 開挖於前述金屬像素電極SPM上的第3導孔CNT3，而和金 屬像素電極S P Μ相連接，並在1像素内作3字的平面形狀的 配置。 與像素電極共同構成液晶電容的端子電極的另一方的 電極的共通電極電位，其施加係經由以下路徑。在閘極配 線GL及汲極配線DL上，中介低電介率的絕緣膜而在其上 部以遮蔽上述配線之狀態，而配置透明共通電極配線CLT 。透明共通電極配線CLT係分岐至像素内，並與像素電極 S Ρ Τ共同達成驅動液晶的共通電極ι功能。如此^透明共 通電極配線CLT係以覆蓋閘極配線GL、沒極配線DL之狀態 而配置成網目狀，且在畫面週邊區域與金屬的低電阻的配 線（未圖示）作連接結線。該低電阻配線係作為共通電位的 排線而作動。 IPS液晶顯示裝置中，因係圖1的透明共通電極CLT與透明 像素電極SPT之間的橫電場所規畫的值為液晶電容，故其值 相較於分別配置於相對向的上下基板間的電極間所規畫的 液晶電答之TN方式等的縱電場方式之液晶顯不裝置’係為 一半以下。是故，僅在具有共通電極與像素電極的雙方之 橫電場方式當中，其透明共通電極配線CLT的配線電阻型樣 ，係即使使用如錮•錫·氧化物（Indium Tin Oxide以下稱 IT〇）之電阻值較高的透明電極材料，亦能縮小配線延遲， 而可選用良質之畫值。當然，若為透明電極材料，亦可為 錮•亞錯•氧化物（ΙΖΟ)、錮•亞船•錫·氧化物（Indium Tin 85711 -13 - 1238277

Zinc 〇xlde 以下稱ITZO)等。 奋玄共通電極及補兩 二、、 ^ ^極配線的電位，係例如在各訊框之

父流化的像寺兩户AA 電壓而顯示影像。另 。一 y '、甩的大致中點設定電位（於圖12再度詳述） 曰）象素％位與共通電極配線的電位而構成液晶電容 的同時，亦藉由該電位間的電位差而在液晶層内產生電場 ’並以來自前述汲極配線DL所供應的影像電壓和前述共通 方面，保持電容的電位係形成於前 込像素电極電位和掃描閘極配線的前段的閘極配線之間。 閘極配線的電位係在掃描前段的閘極配線的電位之後，掃 ，驅動該當像素的TFT的閑極配線之際，係保持於安定的固 疋電位，且構成保持電容的電極。 圖1中之主要透過部係沿2-2，線之4個開口部。以下，使用 截面圖p羊細說明各邵之構成。圖2係沿圖1之2-2，之截面圖， 為栖切部接之汲極線DL間之1像素區域之部份。在變形點約 7〇C的操驗Tf?T玻璃基板〇1^1上，形成由膜厚5〇。111的 Si#4膜和膜厚120 nnU6Si〇2膜所組成之基底絕緣膜^^。。 基底絕緣膜ULS係具有防止來自TFT玻璃基板GLS1的Na等 的雜質的擴散之功能。在基底絕緣膜ULS上係成膜有由Sl〇2 所組成之閘極絕緣膜GI。在閘極絕緣膜上係配置有供應像 素笔^^ 的低溫多晶碎（Low Temperature Poly Silicon)PSI。該 低溫多晶矽係以矽的多結晶膜（Polycrystalline Film of Sllicon)而形成之配線，例如藉由雷射退火以較低溫度將形 成於閘極絕緣膜上的非晶質矽膜施以多結晶化而形成。以 下所圮載之「低溫多晶；5夕」亦指經如此之較低之處理溫度 85711 -14 - 1238277 而多結晶化之石夕膜或依此而形成之配線層。 形成由Sl〇2所組成之層間絕緣膜iLI以覆蓋上述構成，在 層間絕緣膜ILI上係形成由例如Τι/Α1/Τι$3層金屬膜所組成 之沒極配線DL。 在其上層係以有機保護膜FPAS覆蓋，其係膜厚200 nm的

ShN4所組成的保護絕緣膜pAS和膜厚2 β m的鹼系樹脂為 主成份而作成。有機保護膜FPAS上，則首先形成較汲極配 線DL的寬幅更廣、且由錮•錫·氧化物（IT〇）組成的透明共 逋電極配線CLT。由相同步騾、相同材料所製作的ΙΤ〇所組 成的透明像素電極SPT亦形成於上述有機保護膜;[^八3上。 上述說明中，其配線材料並無特別限制。 主要透過區域係（1)汲極配線DL上的透明共通電極clt、 和圖1的平面圖中覆蓋低溫多晶矽PSI而配置的透明像素電 極SPT〈間、（2)自前述透明像素電極spT和閘極配線gl上侧 延伸向上的透明共通電極配線CLT之間、（3)前述透明共通電 極配、、泉CLT和明像素電極sp丁之間、（4)前述透明像素電極 SPT和汲極配線DL上的透明共通電極配線clt之間的*個區 域。上述透明像素電極SPT、共通電極配線clt係驅動液晶 的電極。 另方面封衣液日曰LC的對向電極的基板係色過遽器 (CF)基板GLS2。〇玻璃基板GLS2，其將用以進行色顯示於 液晶侧的顏料予以分散的有機膜材料所構成的色過濾器 (FIL) ’係因應於分於各該像素的顏色，而呈現藍⑻、紅 ⑻、綠⑹的透過光之色過滤器（紅色則fil(r))。在其内侧 85711 -15 - 1238277 係形成有由有機材料所組成的被覆膜〇c膜。無〇c膜亦可， 但為了提升平坦性之目的則以具有為佳。對CF基板GLS2及 TFT基板GLS1的液晶LC而接觸之面，係印刷有配向膜〇LI 並施以特定的研磨，且控制初期配向方向。此外，在上述 CF玻璃基板GLS2及TFT玻璃基板GLS1的外侧的面係分別 貼附偏光板P〇L。該偏光板係在玻璃基板之間形成垂直偏向 軸之交叉偏光狀態。 研磨方向和偏光板的角度關係示於圖4。偏光板的一方之 PD2係和GL同方向，另一方之PD1係和gl成垂直方向。此外 ，研磨方向RD係均和上下基板與成垂直方向。據此而形 成一般研磨模式（Normally Black Mode往液晶層的施加電 場思低則愈降低顯示輝度）之配置，進而，依據如圖丨之屈曲 形狀之像素圖業而施以多重區域化。當然，非多重區域化 的％合亦屬於本案範疇，該情形時偏光板配置亦必須作成 交叉偏光狀態。 在该截面的CF基板GLS2係不形成所謂的黑矩陣3“。色過 濾為FIL的色結合係在覆蓋汲極配線DL而配置的透明共通 電極配線CLT上面進行。 覆盍汲極配線DL的透明共通電極配線CLT之寬幅，係至 少汲極配線寬幅的2倍以上為佳。此係基本上Ips液晶顯示裝 置，因當施加共通電極電位和像素電位以外的電場時即產 生誤動作，而須要該遮蔽之故。其中，該遮蔽寬幅係並不 須要相對於閘極配線而作完全遮蔽。此係如圖12的驅動所 示，沒極配線的電位其基本上的振幅係和像素電極電位的 85711 -16- 1238277 振幅為相同程庹 之故。 且較驅動TFT的閘極配線的閘極電位較小 使用正型之液晶材料（Positive切e l咖d Matenal:具有正的電介各向異性之液晶材料）的ιρ§液晶顯 示裝置，係即使在透明電極上，纟中央部亦不透過光線。 此係在寬幅較寬的電極上’不論橫電場如何而其液晶分子 並不旋轉之故。但自透明電極的端部朝向其寬幅的内部， 其1.5 // m程度的區域則因邊際橫電場而透過光線。 圖3係冶圖1的3_3’線义截面圖。該截面圖係表示在圖】中 ，對於低溫多晶矽PS][的TFT和閘極配線GL之遮蔽構造的截 面圓。圖3的截面圖的左侧係TFT的截面。其係具有以汲極 配線DL、金屬像素電極SPM作為汲極電極、源極，以閉極 配線GL作為閘極電極，閘極絕緣膜GIiM〇s型tft。uls 上具有夕曰θ秒層PSI，沒極配線DL係開口於閘極絕緣膜gi 及層間絕緣膜ILI之第1導孔CNT1，且連接於以低溫多晶矽 PSI的燐為雜質而摻雜的高濃度η型層PSI(n+)。該高濃度n型 層PSI(n+)係高導電性，且作為虚擬配線部而作動。另一方 面，TFT部份的閘極配線GL下的PSI係以硼為雜質而摻雜的p 型層PSI(p)，且作為半導體層而作動，在gl呈現出〇N電位 為導通狀態、OFF電位為非導通狀態之切換動作。在施加導 通電壓於閘極配線G L時，係在閘極配線G L下部的閘極絕緣 膜GI下部，其以硼為雜質而摻雜的p型PSI(p)的閘極絕緣膜 GI界面之電位即反相而形成通道層，且η型化而流通導通電 流於TFT，其結果，電流即流通至金屬像素電極SPM且液晶 85711 -17- 1238277 電容及保持電容被充電。 前段的閘極配線GL係如圖3的右侧所示，藉由η型多晶碎 層PSI(n + )、和通過第2導孔CNT2而連接於此的金屬電極 CPAD (圖1中則為參考符號SPΜ所示）而進行遮蔽。η型多晶 矽層PSI(n + )係由自段的TFT而延伸，且中介閘極絕緣膜GI 而埋設於前段的閘極配線下部。金屬電極CPAD係將形成於 前述前段的閘極配線GL上的層間絕緣膜ILI予以覆蓋。前述 第2導孔CNT2係貫穿該層間絕緣膜ILI而形成。如前述，IPS 液晶顯示裝置係因像素電位和共通電極電位以外的電位而 造成誤動作之原因，故如上述，以像素電位（源極電位）的η 型多晶矽PSΙ(η + )及金屬像素電極CPAD，從上自下而遮蔽閘 極配線G L。據此’而能貪現播铁動作之南品質之液晶顯tjt 裝置。 另一方面，前述前段的閘極配線係以一方的電極作為閘 極配線、絕緣膜，以閘極絕緣膜GI、層間絕緣膜ILI的積層 膜、另一方的電極作為η型多晶矽PSI(n+)、金屬像素電極 SPM，而形成保持電容（亦稱附加電容）。金屬像素電極SPM 係由和汲極配線DL相同步驟、材料所構成。η型多晶碎層 PSI(n+)係被供應像素電位，其係自汲極配線DL經由TFT而 供電，同樣地，金屬像素電極SPM亦被供應像素電位。 往透明像素電極SPT的供電’係通過開口於有機保護膜 FPAS、SiN的保護膜PAS的第3導孔CNT3，而自金屬像素電 極SPM而實施。透明共通電極CLT及透明像素電極SPM亦覆 蓋閘極配線GL的端部的一部份，而提高遮蔽功效。 85711 -18 - 1238277 此外，以圖1詳述閘極配線遮蔽的平面方式之狀態。來自 閘極配線的漏電位係藉由平面方式且必定閘極電位以外的 其中之一的電位而被遮蔽。圖1中，藉由透明共通電極CLT 及金屬像素電極SPM的重疊，而能實現平面方式之完全遮蔽 狀態。在金屬像素電極SPM上係透明像素電極SPT為和透明 共通電極CLT同層而形成，故在透明像素電極SPT和透明共 通電極CLT之間係設置有空間。於是，該空間即藉由金屬像 素電極SPM而被平面性地遮蔽。據此，即能實現平面方式之 完全遮蔽。 保持電容Cadd係對於TFT的多晶矽PSI，對其來自TFT玻 璃基板GLS 1侧所顯示的背照光之光照射所產生的電子電洞 對而增加的漏電流，設定成用以保持液晶電容所定的像素 期間（保持期間）中的電位。若將該值設定為較大，則能極佳 地保持顯示畫面的均勻性。 本實施例中，並未設置如習知之和閘極配線GL相平行而 配置之金屬的共通電極配線。因此，在該像素中央部的接 觸區域亦形成有透過區域。如此，本實施例即能具有較多 之透過區域，而能提供明亮之液晶顯示裝置。 繼之，使用圖5〜圖10及圖13說明圖3所示之NMOS型TFT 的製造步騾。 將厚0.7 mm、尺寸730 mm X 920 mm的變形點約670°C的無 鹼TFT玻璃基板GLS1予以洗淨後，藉由使用有SiH4和NH3和 N2的混合氣體之電漿CVD法而形成膜厚50 nm的Si3N4膜，繼 之，藉由使用有四環氧矽烷和〇2的混合氣體之電漿CVD法 85711 -19 - 1238277 而形成膜厚120 nm之Si〇2膜的積層之基底絕緣膜ULS。本絕 緣膜ULS係用以防止來自TFT玻璃基板GLS1的Na擴散至多 結晶矽膜。S“N4、Si〇2其形成溫度均為400°C。又，本案雖 以多結晶珍作為半導體層之代表，但亦可為巨大結晶石夕、 連續粒界碎（Continuous Grain Silicon)、非晶碎。 繼之，藉由使用有S1H4、At*的混合氣體之電漿CVD法而 形成50 nm之大致真性（Intrinsic)的氫化非晶質碎膜於其上 。成膜溫度係4 0 0 C、成膜正後的氫量係約5 at %。繼之藉 由4 5 0 °C約3 0分鐘之退火處理，而釋放出氫化非晶質石夕膜中 的氫。退火後的氫量係約1 at%。 繼之，以400 mj/cm2流量（Fluenee)照射波長30 8 nm的準分 子雷射光LASER於前述非晶質矽膜，並使非晶質矽膜溶融 而再度結晶化，而取得大致真性之多結晶矽膜。此時雷射 光束係寬幅0.3 mm、長度200 mm之細線狀之形狀，在和光 束的長邊方向大致垂直的方向，以1 〇 V m間距而移動基板 並照射。照射時係作成氮氣氣息環境。 藉由一般之微影法而形成特定的抗蝕劑圖案於多結晶矽 膜上，且藉由使用有CF4和〇2的混合氣體之反作用離子蝕刻 法而加工多結晶矽膜PSI成特定的形狀（圖5)。 繼之，藉由使用四環氧石夕燒（Tetraethoxysilane ; (C2H5) 4Si〇4 ，亦記為TEOS)和氧氣之混合氣體之電漿CVD法而形成膜厚 1 〇〇 nm之Si〇2 ’並取得閘極絕緣膜GI。此時之四環氧矽烷和 〇2之混合比係1 : 50，形成溫度係4〇〇它。繼而藉由離子注 入法，以加速電壓33 KeV，劑量iE12(cm_2)而注入B離子， 85711 -20- 1238277 並形成η型TFT之通道區域之多晶矽膜PSI(p)。進而以加速電 壓60 KeV，劑量lE15(cnT2)，將第2光抗蝕劑圖案PRES予以 注入p離子至構成次段的閘極配線的下部遮蔽電極之多晶 矽區域PSI，而形成n型多晶矽pSI(n + )(圖6)。

Ik之’藉由濺鍍法’在形成2〇〇 nm之金屬配線，例如M〇 或MoW膜之後，藉由普通之微影法而形成特定抗蝕劑圖案 於Mo膜上，並藉由使用混酸之溼式蝕刻法加工膜成特定 之形狀而取传掃描配線GL。 將使用於餘刻之抗蝕劑圖案予以殘留，並藉由離子注入 法，以加速電壓60 KeV，劑量lE15(cnT2)而注入p離子，並 形成η型丁FT之源極、汲極區域psi(n + )(圖7)。在上述n型τρτ 〈源極、汲極雖能作成n+型低溫多晶矽膜PSI(n+)和p型通道 區域之多晶矽膜PSI(p)，但，亦可如下述，在p型和n+型之 間作成P離子濃度為較n+型更少之^型LDD區域，而減低TFT <漏電流（未圖示）。亦即，在將使用於蝕刻之抗蝕劑圖案予 以去除之後，再度藉由離子注入法，以加速電壓65 KeV， 劑里2E13 (cnT2)而注入p離子，並形成^型TFT之LDD區域。 LDD區域之長度係由溼式蝕刻M〇時之侧邊蝕刻量而決定。 本實施例之情形係大約〇 8 # m。該長度係可藉由使M〇之覆 盖餘刻時間產生變化而予以控制。 此時’藉由將閘極配線之寬幅Wg作成較圖6之PRES的開 口 4更士之措施，則構成Cadd之區域之閘極配線之下方之 半導體亦能進行n+化。據此，如圖7所示，Wg之下方之部份 亦能作成低電阻之狀態，並可作成構成Cadd的一方之電 85711 -21 - 1238277 極。 繼之，藉由使照射準分子燈或金屬齒素燈之光於基板上 之速熱效應退火（Rapid Thermal Annealing，RAT)法而將注 入之雜質進行活性化。使用含有多數準分子燈或金屬鹵素 &等之紫外光而進行退火，據此，即能選擇性地僅加熱多 結晶矽層PSI，並可迴避因玻璃基板之加熱而產生之損害。 雉質之活性化係亦可在基板收縮或彎曲變形等係不構成問 題之範圍内，進行450°c程度以上之溫度之熱處理（圖7)。 繼之，藉由使用四環氧矽烷和氧氣之混合氣體之電漿CVD 法而形成膜厚500 nm之Si〇2，並取得層間絕緣膜ILI。此時之 四環氧矽烷和〇2之混合比係1 : 5，形成溫度係3 5 0 °C。 繼之，在形成既定之抗蝕劑圖案之後，藉由使用混酸之 座式餘刻法，而使第1導孔CNT1和圖1之平面圖之第2導孔 CNT2開孔於前述層間絕緣膜（圖8)。 繼之，藉由濺鍍法而依次積層形成50 nm Τι，500 nm Al-Si 石至，5 0 nm Ti之後，形成特定之抗餘劑圖案，此後，藉由 使用BCI3和Ch之混合氣體之反作用離子蝕刻法而予以一齊 餘刻’而取得沒極配線DL、金屬像素電極spm(圖9)。 藉由使用SiH4和NH3和N2之混合氣體之電裝cvd法而形 成膜厚300 nmtShN4膜之保護膜PAS，進而藉由旋轉塗敷法 而以大約3.5μιη之膜厚而塗敷丙烯系感光性樹脂，並使用既 定之遮罩而進行曝光、顯像，而形成貫穿孔於前述丙烯系 樹脂。繼之，以23(TC燒烤20分鐘，且淬燒丙烯樹脂，而取 得膜厚2.0 // m之平坦化有機保護膜FPas。繼之，將設置於 85711 -22- 1238277 前述有機保護膜FPAS之貫穿孔圖案作為遮罩，並藉由使用 CF4之反作用離子蝕刻法而加工下層之Si3N4膜，並形成第3 導孔CNT3於Si3N4膜（圖10)。 如此，藉由使用有機保護膜FPAS而作為遮罩而並加工下 層之絕緣膜之措施，即能以1次之微影步驟而將2層之膜予 以圖案化，並能簡化其步騾。 最後，藉由濺鍍法而形成70 nm之ITO膜等之透明導電膜 ，並藉由使用混酸之澄式餘刻而加工成特定形狀，並形成 透明共通電極配線CLT和透明像素電極SPT而完成主動矩 陣基板（圖3)。'以上，以7次之微影步騾而形成有多結晶矽 TFT ° 圖11係表示顯示矩陣部的等值電路和其週邊電路的結線 圖。圖中DL係表示汲極線，DL1、DL2、DL3和其數字係表 示來自畫面左方的畫面内的汲極配線（影像信號線），附加之 文字R、G及B係分別對應於紅、綠及藍像素。GL係表示閘 極配線G L，G L1、G L 2、G L 3和其數字係表示來自畫面上邵 的畫面内的閘極線。添加字1、2係依據掃描時序的順序而 附加。CLX及CLY係表示共通電極配線CLT、CLX1、CLX2 和其數字係表示來自畫面上部的畫面内的橫方向之共通電 極配線。另一方面，CLY係表示縱方向的共通電極配線， CLY1、CLY2和其文字係表示來自畫面上部的畫面内的縱方 向的共通電極配線。上述共通電極配線CLX、CLY雖係在等 值電路上附加編號，但實際上如圖1所示，透明共通電極C LT 的CLX係覆蓋閘極配線的端部，CLY則覆蓋汲極配線DL之透 85711 -23 - 1238277 明電極，且呈網目狀之配置。而且連接於畫面區域外部的 共通電極母線CBL。 閘極配線GL(省略添加字）係繫接於玻璃基板上的掃描電 路GSCL，往該掃描電路的電源或時序信號，係來自形成於 玻璃基板外部的PCB上的電源及時序電路SCC而供應。上述 中由低溫多晶碎T F T所構成的玻璃基板上的掃描電路’係為 了提高其連續性而對1條的閘極線（掃描線），亦自左右的右 側GSLR供電，但亦可因應於畫面尺寸等而自單側供電。 另一方面，往没極配線D L的供電，係自玻璃基板上的低 溫多晶矽TFT所構成的信號電路DDC而供電。信號電路DDC 係具有將來自玻璃基板的影像信號電路1C所構成的電路之 影像資料，予以因應於R、G、B的色資料而作分配之機能。 因此，來自玻璃基板上的信號電路的連接端子數，係畫面 内的没極配線數的三分之一。 此外，本實施例中共通電極配線係透明共通電極配線CLT 。該共通配線係如圖1所示，在網目狀的像素内形成結線。 CLX、CLY係被引出於畫面的左右或上下，匯集之後而結線 於阻抗低的共通電極母線CBL，且結線於電源及時序電路1C 的SCC。該共通電極係供應畫面内之像素的共通（common) 電位。 畫面内的低溫多結晶矽TFT係η型TFT，以施加閘極電壓於 閘極配線GL的時序，將供電於汲極配線DL的汲極電壓（資料） 予以供電至共迫電極配線C LT之間的液晶電客CI c ^據此而 進行顯示。為了提升維持液晶電容CIc的電位於顯示期間中 85711 -24- 1238277 白勺 A匕 ) dl:斷:二成保持電容Cadd°cc係由用以檢查沒極配線 查端予^低溫多晶梦TFT所形成之檢查電路，CPAD係檢 圖12你本-丄 . ’、表不本發明之液晶顯示 共通電極•厭v , &置义驅動波形。表不以 在 土 _作為直流電壓時之例子。閘極電壓Vg係 有傻：、$線依次掃描，且對波極電位Vd，而在施加更加算

之低献夕晶矽TFT的臨界電壓的電壓之際，像素TFT 2 =導通狀態’且充電於圖_示之液晶電容⑶。上述 於1^弘扛包壓Vcom、閘極電壓Vg、汲極電壓Vd係分別施加

万、構成圖11之網目狀的共通電極配線的共通電極配線CLT 、閑極配線GL、汲極配線DL。本實施例中，汲極電壓Vd# 二仞如以般黑色模式的液晶顯示所進行白色顯示之情 =，閘極線係在每i線進行選擇，且在該每丨線對共通電極 私G Vcom，進行正、負的極性反相。像素電位Vp係通過丁π 而充私於液晶電容CIc，但在奇數、偶數訊框對共通電極電 仅Vcom進行反相。對於特定的位址之TFT的閘極配線gl， 當間極配線所選擇的乂§較^^為大時，則對應於畫像的電位 即充電於液晶容量CIc，但如上述即形成續接之訊框，直至 施加對共通電極電位Vcom而反相之Vd為止係必須保持液 晶電容CIc的電位。該保持率係當丁^^的非導通（漏電）電流變 大時則下降。在防止此情形上，係必須較大地設定圖1 1之等 值電路的保持電容C a d d。 (實施例2) 圖1 3係表示本發明之第2實施例之像素之平面圖，圖1 4、 85711 -25 - 1238277 圖1 5係以虛線所示之該圖丨3中的丨4·〗4，、1 $ _ 1 $，之切斷線之 截面。為能易於理解圖面中之切斷部，以〇圈繞數字而表 不切斷邵。 圖13係和實施例丨相同，在橫切汲極配線DL的方向具有4 個主要透過部之IPS方式之像素圖案。本實施例相對於實施 例1較大之特徵之一，係供應共通電位於丨像素的中央附近 <保持電容配線CL，為平行於閘極配線GL而配置，且其係 對於1個的像素區域以埋設於汲極配線DL下部之狀態而呈η 丰狀地配置之點。另一點則係以汲極配線和第1導孔 CNT1所連接的多晶矽psi，則自透明像素電極spT而埋設於 保持電容配線CL的下部，且進而得以埋設並延伸於埋設於 圖面右手侧的汲極配線DL的下部之保持電容配線CL的更 下部之點。 了對實施例1的閘 且亦對於汲極配 雨者的Η字形狀的保持電容配線cl係除 極配線GL而上下挾住之遮蔽構造之外，而 線沉，上部係透明共通電極CLT，而從下部以保持電容配 線CL而遮蔽上下而達成完全去除顯示之誤動作之功能。後 者，其設置保持電容配線CL於汲極配線DL的下部、且進而 設置多晶硬PSU+其下部之構造，係該PSI因形成像素電t ’ 故能在與保持電容配線C L之間作成保持電容（亦稱電容元 =、蓄積電容）Cstg。其結果，相較於實施织，係能:低與 前段的閘極配線G L間之保持電容c a d d，其詳細情形示於圖 14、圖15之截面構造。 係相對於鄰接的 圖14係圖13之平面圖的4,之截面圖 85711 -26 - 1238277 沒極配線DL間的4個透過區域之截面構造。和實施例工較大 的差異係沒極配線DL的週邊的截面構成。亦即，實施例1 中汲極配線DL係以覆蓋透明共通電極CLT於其上部的保護 膜PAS及有機保護膜Fp_積層膜上之狀態而施以遮蔽。相 對於此，® 14中沒極配線的下_亦以和閉極酉己線队相同步 驟、材料所構成之保持電容配線以而施以遮蔽。保持電容 配線C L和透明共通電極c LT係例如在顯示區域外均一起施 加固疋電位的共通電位。據此，即能遮蔽來自ips型液晶顯 示裝置中的汲極配線朝往透過區域的漏電場而提升顧示品 質。 * 另一方面，在配置於前述汲極配線的下部的保持電容配 線CL的更下部，係形成有n+型多晶汐層psi(n+)。該層係施 加來自TFT的像素電位，且形成中介有保持電容配線和閘 極絕緣膜GI之保持電容（電容元件）Cstg。據此，即能無須改 ’交汲極配線DL或其上部的透明共通電極CL丁之寬幅而增大 1像素區域内的保持電容Cstg。其結果，因能縮窄圖13之閘 極配線G L之寬幅故能增大開口率。 圖15係圖13之平面圖的5，之截面圖，來自汲極配線 DL的第1導孔CNT1的TFT，此係經充電有像素電位的路徑而 到達n+型多晶矽psi(n+ )，最後達於汲極配線DL下部之間的 部份。自沒極配線DL經由1導孔CNT1而施加的影像電壓， 係以施加導通電壓於TFT的閘極配線GL之措施而形成通遒 ’傳達像素電位於相當於TFT的源極電壓的n +型多晶石夕層 PSI(n ) ’並充電閘極配線gl和相同步驟、材料所形成的保 85711 -27- 1238277 持電容配線CL之間的保持電容（電容元件）Cstg。 如以上詳述’依據本發明為主之TFT所構成的IPS顯示方 式之液晶顯示裝置，即能提供無串擾之高顯示品質、且高 開口率之明亮的咼畫質之液晶顯示裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之一實施例之TFT液晶顯示裝置之像素之要 部平面圖。 圖2係沿圖1之2-2’線之像素之要部截面圖。 圖3係沿圖1之3-3 ’線之像素之要部截面圖。 圖4係說明本發明之一實施例之偏光板和初期配向方向 之關係圖。 圖5係用以說明本發明之一實施例之TF丁液晶顯示裝置之 TFT基板之第 1 微影步驟（First ph〇t〇iith〇graphic step)後為 止之製造方法之截面圖。 圖6係用以說明本發明之一實施例之TFT液晶顯示裝置之 TFT基板之第 2微影步驟（Second Photolithographic Step)後 為止之製造方法之截面圖。 圖7係用以說明本發明之一實施例之TFT液晶顯示裝置之 TFT基板之第 3微影步騾（Third Photolithographic Step)後為 止之製造方法之截面圖。 圖8係用以說明本發明之一實施例之丁^^液晶顯示裝置之 TFT基板之第 4微影步驟（Fourth Photolithographic Step)後為 止之製造方法之截面圖。 圖9係用以說明本發明之一實施例之TFT液晶顯示裝置之 85711 -28 - 1238277 TFT基板之第 5微影步驟（Fifth Photolithographic Step)後為 止之製造方法之截面圖。 圖10係用以說明本發明之一實施例之TFT液晶顯示裝置 之 TF丁基板之第 5微影步驟（Fifth Photolithographic Step)後 為止之製造方法之截面圖。 圖11係表示TFT-LCD的概略等值電路之平面圖。 圖12係表示TFT_LCD的像素之驅動波形之時序流程圖。 圖13係本發明之另外實施例之TFT液晶顯示裝置之像素 之平面圖。 圖係秩切本务明之另外實施例之鄰接的汲極線間之沿 圖13的14-1 4’之要部截面圖。 圖15係沿本發明之另外實施例之圖^的ΐ5_ι父之要部截 面圖。 圖式代表符號說明】 DL 沒極配線 GL 閘極配線 SPT 透明像素電極 SPM 金屬像素電極 CNT1 第1導孔 CNT2 第2導孔 CNT3 第3導孔 CLT 透明共通電極 PSI 低溫多晶秒 Cstg 保持電容 85711 1238277

Cadd 補正電容 Vcom 共通電壓 GLS1 玻璃基板 GLS2 玻璃基板 FPAS 有機保護膜 PAS 保護膜 POL 偏光板 〇LI 配向膜 GI 閘極絕緣膜 ILI 層間'絕緣膜 CBL 共通電極母線 85711 -30-

Claims (1)

1238277 &、申請專利範圍： 其係橫電場方式者，具 •〜種主動矩陣型液晶顯示裝置 有： T介液晶層而相對向 、人 〜不n久罘2基板、形成 ^前述第1基板上的複數㈣極喊、與前述複數條間極 己線作矩陣狀交又之複數條波極配線、以及對應於閣極 -己線和沒極配線的各交點而形成的薄膜電晶體；且也置 =素於互相鄰接的-對前述閘極配線和互相鄰接的二 則述沒極配線所圍繞之區域，其特徵在於： 前述第.1基板係具有·· 半導體層，其係形成於該第丨基板上，· 第1絕緣膜，其係形成於該半導體層上 閘極配線，其係形成於第丨絕緣膜上，· 第2絕緣膜，其係形成於閘極配線上； 汲極配線，其係形成於第2絕緣膜上； 上 第3絕緣膜，其係形成於汲極配線上；以及 共通電極或共通電極配線，其係形成於第 3絕緣膜 前述半導體層係具有： 對閘極配 而形成於 一區域，其得、連接於形成有前述鄭接的一 線的一方的前述薄膜電晶體，且中介第丨絕緣膜 該一對的閘極配線的另一方的下部。 2. 如申請專利範圍第丨项之主動矩陣型液晶顯 具有： 示裝置 其中 85711 1238277 可逑半導體層，其係中介第丨絕緣膜而形成於前述鄰接 的—對閘極配線的另一方的下部；以及 電極，其係中介至少前述第2絕緣膜而形成於該另一方 的閘極配線的上部。 如申叫專利範圍第2項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 的述包極係中介前述第2絕緣膜而形成的金屬電極。 4.如申請專利範圍第2項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 藉由中介前述第1絕緣膜而形成於前述一對閘極配線 勺另方的下部之前述半導體層、以及中介至少前述第2 絕緣膜而形成於該另一方的閘極配線的上部之前述電極 ’而構成相對於來自該另一方的閘極配線的漏電場之遮 敝電彳亟。 5，如申請專利範圍第2項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 莉述一對閘極配線的另一方的至少端部，係以中介前 述至少前述第2絕緣膜而形成的電極和前述共通電極而 平面地覆蓋。 6. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 前述第3絕緣膜係有機膜。 7. 如申請專利範圍第1項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 復盖於前述第3絕緣膜上的共通電極係透明電極。 8. 如申請專利範圍第4項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 被挾於構成前述遮蔽的前述半導體層和前述電極之絕 緣膜，係將前述薄膜電晶體的閘極絕緣膜、及層間繞緣 膜予以積層而形成，而層間絕緣膜係將前述閘極配線和 85711 1238277 前述汲極配線予以分隔者。 -種王動矩陣型液晶顯示裝置’其係橫電場方式者，且 有： 〃 中介液晶層而相對向配置之第1基板及第2基板；以及 形成於前述第！基板上的複數條閘極配線、複數條保持 電容配線、與前述複數條閘極配線作矩陣狀交叉之複數 h汲極配、.泉、以及對應於閘極配線和汲極配線的各交點 而形成的薄膜電晶體；且設置像素於互相鄰接的一對前 述閘極配線和互相鄰接的一對前述汲極配線所圍繞，其 特徵在於「 前述第1基板係具有： 半導體層’其係形成於該第1基板上； 第1絕緣膜’其係形成於該當半導體層上； 閘極配線’其係形成於第1絕緣膜上； 第2絕緣膜’其係形成於閘極配線上； 沒極配線，其係形成於第2絕緣膜上； 第3絕緣膜’其係形成於汲極配線上；以及 共通電極，其係形成於第3絕緣膜上； 且分別在前述沒極配線的下部設置有延伸於該汲極配 線延伸方向的前述保持電容配線，而在該汲極配線的上 部設置有延伸於該汲極配線延伸方向的前述共通電極。 10.如申請專利範圍第9項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其中 前述半導體層係延伸於前述汲極配線的下部，且該半 導體層係具有：延伸於前述汲極配線延伸方向上延伸之 85711 1238277 ij挞保持電容配線的下部，而形成保持 4口由娃 土 ，，，. n.中口請專利範圍第Π)項之主動矩陣型液晶顯示裝置，其 導體層係具有··連接於形成有互相鄰接的一對 带成'^―配 ''泉的—万的薄膜電晶體，且中介第1絕緣膜而 ;孩一對間極配線的另—方的下部之區域； 该半導體層對於該— 場的迷蔽17、、“配相另—方係構成漏電 二=極’而對於延伸於前述咖線的下部之保 持私谷配線係構成保持電容。 1 2 .如申凊專利範圍第9項士士 二 ，、 動矩陣型液晶顯示裝置，JL中 則逑保持電容配線和前 农直…Τ 桩，Η役虑士 』^共碾電極係於顯示區域外速 接，且供應有相同電、位。 匕乂 A 1 3 .如申睛專利範圍第1项之 逵接力人乂、+、$ 巨陣型液晶顯示裝置，JL中 連接万逑溥膜電晶體、、 1 ，、 晶膜所構成。 &則述半導體層係由矽的多、结 14.如申請專利範圍第9項之主 連接於前逑薄膜電、E陣型液晶顯示裝置，其中 、丹膜甩晶體的前 晶膜所構成。 、丰導肢層係由矽的多結 85711