WO1985004731A1

WO1985004731A1 - Liquid crystal display element and a method of producing the same

Info

Publication number: WO1985004731A1
Application number: PCT/JP1985/000178
Authority: WO
Inventors: Shigeo Aoki; Yasuhiro Ugai; Katsumi Miyake; Kotaro Okamoto
Original assignee: Hosiden Electronics Co., Ltd.
Priority date: 1984-04-09
Filing date: 1985-04-08
Publication date: 1985-10-24
Also published as: JPS60213062A; EP0179914A4; US4948231A; EP0179914A1; EP0179914B1; DE3587485T2; DE3587485D1

Description

明細書

発明の名称

液晶表示素子及びその製造方法

技術分野

この発明は例えば画像を表示するために用いられ、液晶セル内に複数の表示電極が形成され、その複数の表示電極を薄膜トランジスタにより選択的に表示するようにした液晶表示素子及びその製造方法に関する。背景技術

従来のこの種の液晶表示素子は、例えば第 1 図に示すようにガラスのような透明基板 1 1及び 1 2が近接対向して設けられ、その周緣部にはスぺーサ 13が介在され、これら透明基板 1 1 , 12間に液晶 14が封入されている。一方の透明基板 1 1の内面に表示電極 15が複数形成され、これら各表示電極 15に接してそれぞれスイッチング素子として薄膜トランジスタ 16が形成され、その薄膜卜ランジスタ 1 6のドレインは表示電極 1 5に接続されている。これら複数の表示電極 15と対向して他方の透明基板 12の内面に透明な共通電極 1 7がほぼ全面に形成されている o

表示電極 15は例えば画素電極であって、第 2 図に示すように、透明基板 1 1上に正方形の表示電極 15が行及び列に近接配列されており、表示電極 15の各行配列と近接し、かっこれに沿ってそれぞれゲー卜ノス 1 8が形成され、また表示電極 15の各列配列と近接してそれに沿ってソースノス 19がそれぞれ形成されている。これら各ゲ一卜バス 18及びソースバス 19の交差点において薄膜トランジスタ 16が設けられ、各薄膜トランジスタ 16のゲ一卜は両ノ、スの交差点位置においてゲ一卜バス 18に接続され、各ソ一スはソ一スバス 19にそれぞれ接続され、更に各ドレインは表示電極 15に接続されていこれらゲー卜ノス 18とソ一スバス 19との各一つを選択してそれら間に電圧を印加し、その電圧が印加された薄膜トランジスタ 16のみが導通'し、その導通した薄膜卜ランジスタ 16のドレインに接された表示電極 15 に電荷を蓄積して、液晶 14中のその表示電極 15と共通電極 17との間の部分にのみ電圧を印加し、これによつてその表示電極 15の部分のみが光透明、或は光不透明となることによって選択的に表示が行われる。この表示電極 15に蓄積した電荷を放電させることによってその表示を消去させることができる。

薄膜卜ランジスタ 16は従来においては例えば第 3 図及び第 4 図に示すように構成されていた。即ち透明基板 11上に表示電極 15とソースノス 19とが ΙΤΟのような透明導電膜によって形成され、表示電極 15及びソースバス 19の互に平行近接した部分間にまたがってァモルファスシリコンのような半導体層 21が形成され、更にその半導体層 21上に窒化シリコンなどのゲ— 卜絶縁膜 22が形成される。このゲート絶緣膜 22上に、半導体層 21を介して表示電極 15及びソースバス 19とそれぞれ一部重なってゲー卜電極 23が形成される。ゲー卜電極 23 の一端はゲートノス 18に接続される。このようにしてゲー卜電極 23とそれぞれ対向した表示電極 15 , ソースノス 19はそれぞれドレイン電極 15 a ，ソース電極 19 a を構成し、これら電極 15 a , 19 a ，半導体層 21 , ゲート絶緣膜 22 , ゲー卜電極 23によって薄膜卜ランジスタ 16が構成される。ゲー卜電極 23及びゲ一卜バス 18は同時に、例えばアルミニウムにより形成される。この例においては、カラ一液晶表示とした場合であって各表示電極 15と対向して透明基板 12側に赤色フィルタ 1R , 緑色フィノレタ 1G , 青色フィルタ 1Bのうちの 1 つがそれぞれ形成される。この場合これらの色フィルタは第 3 図に示すようにほぼ均一に混在分布するように形成されている。

この従来の液晶表示素子において、その薄膜卜ランジスタ 16のターンオン時間を短くする点及びドレイン電流を大きくする点から、ソース電極 19 a 及びドレイン電極 15 a の間隔、いわゆるチャネル長 L ( 第 5 図参照）を小さくすることが望まれている。ゲー卜電極 23 のソース電極 19 a , ドレイン電極 15 a の配列方向における長、いわゆるゲー卜電極長 L gをチャネル長ょりも大とし、かつゲー卜電極 23の両端が半導体層 21 , ゲ一卜絶緣膜 22を介してソース電極 19 a , ドレイン電極 15 a上に位置して、透明基板 11と直角な方向からみてソース電極 19 a , ドレイン電極 15 a とゲート電極 23との間に間隔が生じないようにする必要があった。しかしチャネル長 Lを小さくするには、ゲー卜電極 23をホ卜エッチングにより形成する際に角いるマスクと、ソース電極 19 a , ドレイン電極 15 a をホ卜エッチングにより形成す'る際に用いるマスクとの相対位置合わせを正確に行う必要があり、この点からチャネル長 Lを小さくするのには限度があり、またそのチャネル長 Lが小さくなるに従つて、ソース電極 19 a及びドレイン電極 15 a とゲー卜電極 23との重なり部分の長さ L: ， L₂がチャネル長 Lに対して相対的に大きくなり、このためこの重なり部分による寄生容量が大きくなり、薄膜卜ランジスタ 16のスイッチング速度が遅くなり、かつォン抵抗が比較的大きくなるなどの欠点があった。

このような点から透明基板にァモルファスシリコン層を形成し、その上に二酸化シリコン層を形成し、その二酸化シリコン層に窓を形成し、その後ゲート絶緣膜を形成し、前記窓と対応し、ゲ'一卜絶緣膜上にゲー卜電極を形成し、そのゲ一卜電極と、前記窓の二酸化シリコン層とをマスクとしてひ素イオンを前記ァモルファスシリコン層に注入し、その後レーザァニールしてそのイオン注入された部分を低抵抗とし、その部分をソース電極及びドレイン電極とすることにより、チャネル長を短かくし、かつ、ゲー卜電極とソース電極及びドレイン電極との各重なり部分を小さくする薄膜トランジスタが提案されている。し力しこの場合は前記レーザァニールの後に絶縁保護膜を形成し、その絶縁保護膜にソース電極，ドレイン電極に達する孔をそれぞれ形成し、それらの孔を通じてソース電極，ドレイン電極にそれぞれ接続された配線をしており、この薄膜トランジスタを液晶表示素子に用いる場合は更にこれら配線の液晶への影響を避けるためのパッシベーション膜を形成する必要がある。

透過表示を行う場合は第 4 図に示すように透明基板 1 1の背後に光源 24が配され、この光源 24からの光が液晶表示素子をその液晶セルの制御状態に応じて透過し、透明基板 12側よりその液晶表示素子の表示状態をみることができる。反射表示形の液晶表示素子においても、透明基板 11の背後から外来光が液晶表示素子内に入ることが多い。

半導体層 21、特にアモルファスシリコンは、光導電性があり、光源 24や外来光からの光が常に半導体層 21 に照射されているため、薄膜卜ランジスタ 16をスィッチオフとしてもそのオフ電流を十分小とすることができず、薄膜トランジスタ 16のスィッチオンオフ比を十分大きなものとすることができず、特に高デュティサィクルで薄膜卜ランジスタ 16を駆動すると十分なコン卜ラストが得られなくなる。

図に示してないが、 '液晶表示素子の一方又は両方の外面に儷光板が用いられ、共通電極 17と表示電極 15との間に電圧が印加されていない時に、液晶表示素子は光が透過しないノ一マリブラック形式、いわゆるネガタイプと、共通電極 17と表示電極 15との間に電圧を印加しない時、液晶表示素子は光が透過するノ一マリホワイト形式、いわゆるポジタイプとがある。

従来の液晶表示素子において第 4 図に示すように画素以外の部分で各色フィルタの間の部分は光 25が透過し、また色フィルタの画素電極 15と対向しない部分を透過する光 26があり、これらの光 25 ， 26は液晶表示素子の表示コン卜ラス卜，色純度を低下し、画質を劣化させる欠点があった。特にノーマリホワイ卜形式のものにおいては色フィルタの間の部分に、 100 % 白レベルの画素を透過する光と同一の光が透過し、画質に大きな影響を与えていた。

前述した半導体層 21に光が入射されて、スイツオンオフ比が劣化するのを防ぐため、半導体層 21に対し、光遮断層を形成し、光遮断層により光を遮断して半導体層 21に光が達するのを阻止したものがある。しかしこの従来のものは光遮断層としてそのためにのみ特に製造工程を増加するものであった。

この発明の目的は薄膜卜ランジスタのチャネル長を短くすることができ、しかもオン抵抗が小さく、寄生容量も小さく、従ってスイッチング速度が速く、またスイッチング特性のバラツキが少ない液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。

この発明の他の目的は薄膜卜ランジスタのスィツチオンオフ比が高く、かつ比較的簡単に作ることができ- またスィツチング速度を速くすることができる液晶表示素子及びその製造方法を提供することにある。

この発明の更に他の目的はコン卜ラス卜が高く、良好な画質の表示が得られる液晶表示子及びその製造方法を提供することにある。

発明の開示

この発明は 2 枚の透明基板が近接対向して配され、これら透明基板間に液晶が封入され、一方の透明基板の内面に複数の表示電極が設けられ、これら各表示電極にドレインが接続された薄膜卜ランジスタが上記透明基板に形成され、これら薄膜トランジスタを選択的にスイッチング制御して上記表示電極を選択的に表示する液晶表示素子を前提とし、更に上記薄膜卜ランジスタとして上記透明基板上にソース電極及びドレイン電極（表示電極を含む）を形成し、これら両電極間にわたって半導体層を形成し、その半導体層上にゲ— 卜絶縁膜を形成し、更にそのゲ— 卜絶緣膜上にゲート電極を形成するが、特にこの発明においてはこのゲー卜電極の長さを、上記ソース電極及びドレイン電極間の長さよりも小さめにしておき、そのゲー卜電極をマスクとしてイオンの注入を行い、上記半導体層の一部の不純物濃度を高め、前記ソース電極及びドレイン電極とそれぞれ違続してその内側にォーミック層をそれぞれ形成する。このようにしてこれらォーミック層の間がチャネル長となり、その長さを小さくすることが容易であり、かつゲート電極と、ォ一ミック層を含むソ — ス電極及びドレイン電極との各重なりを極めて小さなものとすることができ、寄生容量やオン抵抗が小さなものとなり、薄膜卜ランジスタのスイッチング速度が速くなり、かつスイッチング特性が均一なものを容易に作ることができ、' 広い表示面積にわたり各部が均

—な画質の液晶表示素子を得ることができる。

また半導体層が形成されるべき部分と対向して、透明基板に不透明金属層を-形成し、この形成と同時にその不透明金属層と同一材料でソースバスを形成し、これら不透明金属層,及びソースバス上に絶録層を形成し、その上に表示電極（ドレイン電極を含む），ソース電極を同時に形成し、更に半導体層，ゲート絶緣膜ゲ — 卜電極を上述したように形成し、また前述したィォン注入によりゲート電極をマスクとしてォーミック層を形成し、ゲー卜電極とソース電極及びドレイン電極との重なりが実質的にない薄膜卜ランジスタを形成する。なおソースノスにソース電極の接続を行う。このようにして不透明金属層により外部光が半導体層に入射されるのが阻止され、オンオフ比が高く、しかも高速動作する薄膜トランジスタが得られ、従ってコン卜ラス卜の良好な表示を行う液晶表未素子が得られる。また上述においてソース電極を形成する際に同時に第 2 のソースノスを形成し、これと前記ソースバスとをソースノ 'ス端子で互に接続することにより、一方のソースバスが断線しても不良品となることがなく、歩留り，及び信頼性が向上する。

更に-前記不透明金属によるソースノスの形式により、そのソースバス部分で液晶表示素子を通過する光が遮断され、それだけコントラストの良い表示が得られる。

コン卜ラス卜の向上という点で、薄膜トランジスタが形成された透明基板と対向した透明基板に対し、表示電極の間と対向した部分に、カラ —表示素子の場合は色フィルタの隙間の部分に光を遮断する金属の遮光層を形成することが望まれる。この場合カラー表示においては色純度もよくなる。

図面の簡単な説明

第 1 図は液晶表示素子の概略構成の一部を示す断面図、第 2 図はマ卜リクス表示液晶表示素子の電気的等価回路を示す図、

第 3 図は従来の液晶表示素子の薄膜トランジスタ側内面の一部を示す平面図、

第 4 図は従来の液晶表示素子の第 3 図の A A線断面と対応する図、

第 5 図は従来の液晶表示素子に用いられている薄膜トランジスタを示す断面図、

第 6 図はこの発明の製造方法の実施例の要部の工程を示す断面図、

第 7図はこの発明の製造方法の他の実施例の要部のェ程を示し、 A及び Hは平面図、；8〜 &及び 1は断面図、第 8 図はこの発明による液晶表示素子の一例を示す断面図、

第 9 図はこの発明による液晶表示素子の他の例を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

この発明による液晶表示素子及びその製造方法の要部は主として薄膜卜ランジスタ部分にある。従ってその特徵ある部分を取出して第 6 図以下の図面を参照して説明する。まず第 6 図 Aに示すようにガラスなどの絶縁透明基板 11上にソ一スバス表示電極 15を互いに間隔をおいて形成する。ソースバス 19及び表示電極 15は透明金属とされ、例えば IT0 3 ないし 500 ォグス卜口ング程度の厚さに形成する。

次に第 6 図 B に示すように、ソースノ s'ス 19 , 表示電極 15間にわたって、つまりそれらに一部重ねて透明基板 11上に、例えばアモルファスシリコンのような半導体層 21を形成する。この半導体層 21の厚さは例えば 0.1 ないし 0.5 ミクロン程度とされる。

更に第 6 図 C に示すように、その半導体層 21上にこれをおおってゲー卜絶縁膜 22を形成する。ゲー卜絶縁膜 22としては、例えば S iNxを 0.1 ないし 0.5 ミクロンの厚さに形成する。

第 6 図 . Dに示すようにゲート絶緣膜 22上にゲ一卜電極 23 ，及びゲー卜ノス（図示せず ) として例えばアルミニゥムを 1 ミクロン程度以下の厚さに形成する。以上の表示電極 15 , ソースバス 19 , 半導体層 21 ，ゲー卜絶縁膜 22 , ゲート電極 23 ，ゲートバスの各形成は従来用いられている各種の手法と同様に行えばよい。

この発明ではゲー卜電極 23のソースノ、'ス 19 , 表示電極 15の配列方向における長さ L₃は、ソースノス 19及び表示電極 15の間隔 L₄よりもわずかに小さくされ、かつ透明基板 11と直角な方向から見て、ソースバス 19及び表示電極 15とゲー卜電極 23との間にはそれぞれ.狭い間隔 L₅及び L₆が存在している。

このゲ一卜電極 23をマスクとしてイオン、例えばリンイオンを注入し、そのイオン速度を選定することによって注入されたィオンがソースバス 19及び表示電極 15、更に透明基板 11上の半導体層 21まで達し、ソースノ 'ス 19 , 表示電極 15とそれぞれ違続したォーミック層 27及び 28を形成する（第 6 図 E ) o つまりイオン注入された半導体層 21の部分は不純物濃度が高くなつて低抵抗となり、ォーミック層 27 , 28となり、この部分もそれぞれソース電極 19 a , ドレイン電極 15 a となる。半導体層 21 , ゲート絶縁膜 22の各層によるが、リンィオンを 20〜 70 keVの加速電圧で、 1 X 10→⁵ OT一² 程度の量を注入すればよい。その時の透明基板 11の温度は 150 〜 250 1C程度とする。リンイオンの代りにひ素イオンなどを用いてもよい。

また必要に応じてゲー卜電極 23をマスクとしてレーザ光を、特に間隔 L₅ , L₆ ( 第 6 図 D ) 部分に照射してァニールを行い、この部分の半導体層 21の抵抗を下げる。この場合のレーザァニールの条件としては例えばァノレゴンレ一ザを用い、 2 〜 20 W , ビーム幅 10〜 300 "m , 走査速度 1 〜 50 OTZ秒，透明基板 1 1の温度を 150 〜 250 TC とし窒素雰囲気中で行う。以上のようにして表示電極 15 ，薄膜トランジスタ 16のアレイが形成され、これを用いて液晶表示素子を作るには従来の各種の手法によればよい。

次に薄膜トランジスタの半導体層に光が入射されないようにした液晶表示素子の要部の製造方法を、第 7 図を参照して説明する。

第 7 図 A及び B に示すように液晶表示素子の一方の透明基板 11となるべきものの上において、薄膜卜ランジスタ 16が形成されるべき部分に不透明金属層 29を形成すると共に、その不透明金属層 29と同一材料でソ一スバス 31を形成する。例えば透明基板 1 1上にクロムを厚さ 1000〜 2000 Aで全面にわたって蒸着し、これをフォ卜エッチングして不透明金属層 29及びソースバス 31 を得る。第 3 図に示した薄膜トランジスタ 16とソースノス 19との関係力らゎ力るように、 'ソースバス 31の幅が一方側において一部分が広げられて不透明金属層 29 が形成される。なお第 7 図 Aに表示電極 15の位置を一点鎖線で示す。また第 7 図 Aは見易いように一部を拡大しており、相対寸法は実際と異なっている。

次に第 7 図 C に示すように、不透明金属層 29及びソースノス 31を含み透明基板 11上に全面にわたって絶縁層 32を形成し、薄膜トランジスタ 16のソース電極 19 a が形成される部分において絶縁層 32に孔 33を形成する ₀ 絶縁層 32としては透明でかつ誘電率が小さいものが望ましく、例えば S i0₂の膜厚力 s 5000 A〜 1 "m程度のものを用いることができる。

第 7 図 Dに示すように各不透明金属層 29の位置において、ドレイン電極 15 a及びソース電極 19 a を形成すると共に表示電極 15を絶縁層 32上に形成する。この際にソース電極 19 aは孔 33を通じてソ一スノス 31と接続され、従って不透明金属層 29と電気的に接続される。必要に応じてソース電極 19 a と接続された第 2 のソ一スノス 19をも形成する。これら電極 15 ， 19 a ，第 2 のソースバス 19は従来と同様に透明金属膜の蒸着、その透明金属膜のフォ卜エッチングにより同時に作られる。また第 2 のソ一スノス 19は第 3 図に示した場合と同一形状とされ、つまり第 7 図 Aにおけるソースバス 31とほぼ同一形状でかっこれと重さねて形成する。ただし不透明金属層 29と対応する部分ば設けられず、同一幅のソースノス 19とされる。これらソースノス 19 , 31は第 7 図 H ， I に示すように、ソース端子 34で互に直接重ね合されて接続される。

第 7 図 Eに示すようにドレイン電極 15 a とソース電極 19 a とにわたり、絶縁層 32上に例えばァモルフ了スシリコンの半導体層 21を形成する。この半導体層 21はその全面が、絶縁層 32を介して不透明金属層 29又はソ — スノぺ、ス 31と対向している。アモルファスシリコン層 21の厚さは 0.5 以下とされる。

半導体層 21の全体を覆って第 7 図 Fに示すようにゲ一卜絶緣膜 22を形成する。ゲ一卜絶縁膜 22としては膜厚が 0.5 以下の S iNx膜を用いることができる。更に第 7 図 Gに示すようにゲート絶緣膜 22を介して半導体層 21と対向したゲー卜電極 23 , 及び図に示してないがゲ一卜ノスを形成する。ゲ一卜電極 23 , ゲ一卜バスとしては膜厚が ⁵000 〜 1 の A の蒸着膜を用いること力 s'できる。このゲ一卜電極 23のソース電極，ドレイン電極配列方向の長さは第 6 図 D について述べた時と同様な値とされ、そのゲート電極 23をマスクとしてィォン注入によりドレイン電極 15 a , ソース電極 19 a とそれぞれ連続し半導体層 21にォ一ミクク層 28 , 27を形成する。このようにして表示電極 15と薄膜トランジスタ 16とのアレイが構成され、これを用いて液晶表示素子を作る。

第 6 図に示した製造法により作った表示電極 15 ，薄膜卜ランジスタ 16のアレイを用いて作った液晶表示素子の例の一部断面を第 8 図に第 3 図，第 4 図，第 7 図と対応する部分に同一符号を付けて示す。

この例はカラ一液晶表示素子とした場合で、色フィノレタ 1R , 1G , 1B力 s透明基板 12の内面に設けられ、かつこれら色フィルタ 1R , 1G , 1Bの隙間が光を遮断する金属の遮光層 37で塞がれる。遮光層 37としては例えばァルミニゥム，クロムなどの 2000 〜 3000 A程度の厚さのものを用いることができ、蒸着ゃスパッタリングなどで形成される。第 8 図の例では遮光層 37を透明基板 12 に形成した後、色フィルタ 1R ， 1G , 1B を形成し、その後これら色フィルタ及び遮光層 37上の全面に共通電極 17を形成した場合である。第 7 図に示した製法により作られた表示電極 15 ，薄膜卜ランジスタ 16のァレイを用いて力ラ一液晶表示素子を作った例の断面の一部を第 9 図に、第 3 図，第 4 図 , 第 7 図と対応する部分に同一符号を付けて示す。この例では透明基板 12に色フィルタ 1R， 1G , 1Bを形成した後、金属の遮光層 37を形成し、その後共通電極 17 を形成した場合である。 '

上述においてはこの発明を力ラ一表示液晶表示素子に適用したが、白黒表示液晶表示素子にも適用できる。更に表示電極 15として方形の画素電極をマトリクス状に配列した場合につき述べたが、例えば棒状セグメン卜の表示電極を 7 本用いて 8 字状に配し、れらを選択して数字を表示する場合など各種の表示電極の場合にもこの発明を適用できる ₀ またこの発明は透過形液晶表示素子のみならず反射形液晶表示素子にも適用することができる。

以上述べたようにこの発明の液晶表示素子及びその製造方法によれば、特に第 6 図を参照して説明したように、液晶表示素子に用いる薄膜トランジスタ 16はォ一ミック層 27， 28間がチャネルとなり、このチャネル長 Lはゲー卜電極 23の長さ L₃よりご' くわずか小さな値となり、しかも透明基板 11と直角な方向から見てォーミック層 27 , 28の内側とゲー卜電極 23とがごくわず、重なった状態になる。ゲート電極 23をマスクとしてィオン注入をしてチャネルを形成しているため、ソースパス 19 , 表示電極 15を形成する際に用いたマスクと、ゲ一卜電極 23を形成する際に用いたマスクとのマスク合わせを厳密に行うことなく、ゲー卜電極 23で自動的に決るチャネルができ、短かいチャネル長 Lのものでも正確に作ることができる。

従ってチャネル長 Lを短かくすることにより薄膜卜ランジスタ 16のターンオン時間が短く、ドレイン電流が大きいものを容易に得ることができる。しかもこのォーミック層 27 , 28によるソース電極 19 a及びドレィン電極 15 a とゲート電極 23との重なり分は、非常に小さなものとなり、これら間の寄生容量は小さなものなりこの点からもスイッチング速度も速くなり、かつオン抵抗も小さなものとなり、しかも特性のバラツキが少なく、表示むらなく、大面積，高精細の表示を行うことができる。

更にこの発明によれば表示電極 15 ，ソ一スパス 19 , ゲー卜絶縁膜 22 ，ゲー卜電極 23 ，ゲ一卜バスを形成した後、イオン注入を行っており、ゲ一卜電極 23に対する表示電極 15 , ソースノ s'ス 19の絶緑が行われており、かつゲー卜電極 23 , ゲ一卜バス以外はゲ一卜絶緣膜 22 により液晶と分離され、接触していないため薄膜トランジスタ 16は安定性のよいものとなる。つまりこの第 6 図 Eに示した工程を終ると、更に保護層の形成などをすることなく、そのまま液晶表示素子として作ることができ、製造工程が簡単である。

第 7 図に示したように不透明金属層 29を形成すると、第 9 図に示すように表示用光源 24からの光又は他の外来光は不透明金属層 29により遮断され、半導体層 21に達しない。従ってオフ状態の薄膜トランジスタ 16のォフ抵抗が十分高く、スィッチオンオフ比を十分大にすることができ、特に高いデュティ比で薄膜卜ランジスタ 16を駆動しても良好なコン卜ラス卜が得られる。この不透明金属層 29の形成と同時にソースバス 31も形成されるため、特に構造が複雑になることもなく、比較的箇単に作ることができる。表示電極 15の密度を大とするとソースバス 31が細くなり、断線するおそれが生じるが、前述したように第 2 のソースノス 19をも構成する場合は、ゾ一スバス力 S 2 重となり、信頼性が向上し高密度大面積の液晶表示素子でも高い歩留りで作ることができる。

また第 3 図 , 第 4 図に示した従来の液晶表示素子では選択しているソースバス 19と共通電極 17との間に電 £が印加され、ソースノス 19の部分を光源 24の光が透過して表示のコントラストを悪くし、特にカラ一表示の場合は表示色が淡くなる。しかしこの発明の液晶表示素子においては不透明金属層 29と共に形成されるソースバス 31は不透明であるため、選択されたソースバス 31の部分を光が透過するおそれがなく、それだけコントラス卜が良く、表示色が淡くなるおそれもない。

更に第 8 図，第 9 図に示したように色フィルタの隙閭を遮光層 37で塞ぐことにより、色フィルタ間から不要な光（第 4 図の光 25， 26 ) が透過することがなく、コン卜ラス卜，色純度が改善され、画質を向上させることができる。また色フイノレタ 1R , IB , 1Gにより凹凸が生じるが、その上に共通電極 17を形成し、色フィルタの瘃の段差で共通電極 17が切断されるおそれがあつても、遮光層 37により共通電極 17との接続が保持され、不良となるおそれがない、このためには特に第 9 図の構造の方が第 8 図のものよりよい。また共通電極 17を色フィルタの上に形成し、共通電極 17と表示電極 15との間の液晶 14に対する電圧印加を、第 4 図に示した従来のものよりも有効に行うことができる。 .

なお遮光層 37を黒色フィルタで形成することが考えられるが、黒色フィルタは赤色フィノレタと、緑色フィノレタと、青色フィルタとを重ねて作るためそのマスク合せが面倒であり、かつ十分光を遮断するには可成り厚くする必要があり、この点からも製造が大変であるが、金属の遮光層 37は簡単に形成できる。

Claims

求の

1. 第 1 , 第 2 透明基板が近接対向して配され、これら透明基板間に液晶が封入され、上記第 1 透明基板の内面に複数の表示電極が設けられ、これら各表示電極にドレインが接続された薄膜卜ランジスタが上記第 1 透明基板に形成され、上記第 2透明基板の内面にほぼ全面にわたり透明な共通電極が形成され、上記薄膜卜ランジスタを選択的にスイッチング制御して選択した表示電極と上記共通電極との間に電圧を印加して表示を行う液晶表示素子において、

上記薄'膜トランジスタは表示電極及び上記ソ一ス電極間にわたって半導体層が形成され、その半導体層は上記第 1 透明基板と反対側で上記表示電極及び上記

' ドレイン電極と一部重なっており、その半導体層上にゲ— 卜絶緣膜が上記第 1 透明基板と反対側で形成され、そのゲート絶籙膜上にゲート電極が形成されたものであり、

上記第 1 透明基板と直角な方向から見て上記ゲー卜電極と上記表示電極及びソース電極との間に間隔が存在し、これら間隔と対応する上記半導体層の部分及び上記半導体層の表示電極及び上記ソース電極との重なり部分はそれぞれその半導体層の不純物濃度よりも十分高いォーミック層とされていることを特徵とする液晶表示素子 ο

2. 上記薄膜トランジスタと上記第 1 透明基板との間に絶縁層を介して不透明金属層が形成されていることを特徵とする ^^請求の範囲第 1 項記載の液晶表示素子。

3. 上記不透明金属層と同一材料のソースバスが上記ソース電極よりも第 1 透明基板側に形成され、そのソ — スバスは上記絶緣層に形成された孔を通じて上記ソ — ス電極に接続されていることを特徵とする ^請求の範囲第 2 項記載の液晶表示素子。

4. 上記ソース電極と同一材料の第 2 のソースバスが上記絶縁層の上記第 1 透明基板と反対側に形成され、その第 2 のソースバスと上記不透明金属層のソースバスとの対応するものがソース端子で互に接続されていることを特徵とする ^請求の範囲第 3 項記載の液晶表示素子。

5. 上記表示電極の間の部分と対向して上記第 2 透明基板に不透明金属の遮光層が形成されていることを特徵とする ^! 請求の範囲第 1 乃至第 4 項の何れかに記載の液晶表示素子。

6. 上記表示電極と対向して色フィルタが上記第 2 透明基板に形成されていることを特徵とする特眷請求の範囲第 5 項記載の液晶表示素子。

7. 上記遮光層は上記共通電極と上記第 2 透明基板との間に設けられていることを特徵とする ^ Mff 求の範囲第 6 項記載の液晶表示素子。

8. 上記遮光層は上記色フィルタと上記第 2 透明基板と反対側で一部重なっていることを特徵とする特許請求の範囲第 7 項記載の液晶表示素子。

9. 上記表示電極は画素電極であってマトリクス状に配列され、そのマ卜リクス配列の各列ごとにその各画素電極に接続された上記薄膜卜ランジスタのソース電極は共通のソースノスに接続され、上記マ卜リクス配列の各行ごとにその各画素電極に接続された薄膜卜ランジスタのゲート電極は共通のゲートバスに接続され、上記色フィルタは複数の異なる色のものが、ほぼ一様に分布されていることを特徵とする特許請求の範囲第

6 項記載の液晶表示素子。

10. 上記表示電極は画素電極であってマトリクス状に配列され、そのマトリクス配列の各列ごとにその各画素電極に接続された上記薄膜卜ランジスタのソース電極は共通のソースノスに接続され、上記マ卜リクス配列の各行ごとにその各画素電極に接続された薄膜卜ランジスタのゲ一卜電極は共通のゲ一卜バスに接続されていることを特徵とする特許請求の範囲第 1 乃至第 5 項の何れかに記載の液晶表示素子。

11- 第 1 透明基板の一面に複数の表示電極とこれら各表示電極に接続された薄膜卜ランジスタとを形成し、第 2 透明基板の一面に透明な共通電極を形成し、これら第 1 透明基板と第 2 透明基板との間にその表示電極と共通電極とを近接対向させて液晶を封入して液晶表示素子を製造する方法において、

上記表示電極及び薄膜 .卜ランジスタを、

上記第 1 透明基板の一面上に複数の表示電極と、その表示電極とそれぞれ接近したドレイン電極とを透明金属でそれぞれ形成する工程と、これら各表示電極及びこれと接近したドレイン電極間にわたって上記第 1 透明基板上に半導体層をそれぞれ形成する工程と、これら半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、上記表示電極とソース電極間において上記ゲー卜絶縁膜上にゲ— 卜電極をそれぞれ形成する工程と、これらゲ一卜電極をマスクとしてイオン注入を上記半導体層に行い、上記表示電極及びソース電極と連続しその内側の上記半導体層部分を上記ゲート電極の長さで決る間隔をもったォーミック層にそれぞれする工程とにより作ることを特徵とする液晶表示素子の製造方法。

12. 上記第 1 透明基板の上記各薄膜トランジスタを形成すべき部分に不透明金属層を形成する工程と、その不透明金属層上に絶緣層を形成する工程とを、上記表示電極及びソース電極の形成前に含むことを特徵とする藉暴請求の範囲第 1 1項記載の液晶表示素子の製造方法 o

13. 上記不透明金属層の形成と同時に、その不透明金属層と同一材料のソ一スバスを上記第 1 透明基板に形成し、上記絶緣層の上記ソース電極が形成されるべき部分に孔を形成し、その後、上記ソース電極を形成してそのソ一ス電極を上記ソースノスに接続することを特徵とする ^=| 請求の範囲第13項記載の液晶表示素子の製造方法。

14. 上記ソース電極の形成と同時にそのソース電極と接続され、同一材料の第 2 のソースバスを形成し、かつその第 2 のソースノスと上記ソースノスとをソース端子で互に接続することを特徵とする ^請求の範囲第 13項記載の液晶表示素子の製造方法。

15. 上記各ォ— ミック層部分を、上記ゲート電極をマスクとして上記レーザによりァニールする工程を含むことを特徵とする尊請求の範囲第 1 1項又は第 1 2項記載の液晶表示素子の製造方法。