JPH04369624A - 薄膜トランジスタ基板およびその製造方法ならびに液晶表示パネルおよび液晶表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタ基板およびその製造方法ならびに液晶表示パネルおよび液晶表示装置

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JPH04369624A
JPH04369624A JP3147063A JP14706391A JPH04369624A JP H04369624 A JPH04369624 A JP H04369624A JP 3147063 A JP3147063 A JP 3147063A JP 14706391 A JP14706391 A JP 14706391A JP H04369624 A JPH04369624 A JP H04369624A
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liquid crystal
crystal display
signal line
conductive film
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JP3147063A
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Inventor
Hideaki Yamamoto
英明 山本
Haruo Matsumaru
松丸 治男
Mitsuo Nakatani
中谷 光雄
Kazuo Shirohashi
白橋 和男
Yuka Matsukawa
松川 由佳
Hideaki Taniguchi
秀明 谷口
Akira Sasano
晃 笹野
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は信号線の端子部以外の
表面に陽極酸化膜を有する薄膜トランジスタ基板、特に
薄膜トランジスタを使用したアクティブ・マトリクス方
式の液晶表示装置等に使用する薄膜トランジスタ基板お
よびその製造方法ならびに液晶表示パネルおよび液晶表
示装置に関する。
【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そ
れぞれに対応して非線形素子(スイッチング素子)を設
けたものである。各画素における液晶は理論的には常時
駆動(デューティ比1.0)されているので、時分割駆
動方式を採用している、いわゆ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良く、特にカラ
ー液晶表示装置では欠かせない技術となりつつある。ス
イッチング素子として代表的なものとしては薄膜トラン
ジスタ(TFT)がある。
【0003】図14は従来の走査信号線の端子部以外の
表面に陽極酸化膜を有する薄膜トランジスタ基板の製造
方法の説明図である。従来、液晶表示装置の下部透明ガ
ラス基板SUB1上に形成された走査信号線GLを構成
するアルミニウムからなる導電膜g2を陽極酸化して、
陽極酸化膜AOFを形成するには、まず導電膜g2の陽
極酸化しない部分すなわちゲート端子GTM部にホトレ
ジストRSTを設け、この下部透明ガラス基板SUB1
を陽極酸化槽に入れられた陽極酸化液中に浸漬し、下部
透明ガラス基板SUB1に対向して白金からなる電極を
設け、導電膜g2と電極とに陽極酸化電源を接続し、陽
極酸化電圧を印加することにより、導電膜g2のホトレ
ジストRSTが形成されていない部分を陽極酸化する。
【0004】なお、薄膜トランジスタを使用したアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置は、たとえば「冗
長構成を採用した12.5型アクティブ・マトリクス方
式カラー液晶ディスプレイ」、日経エレクトロニクス、
頁193〜210、1986年12月15日、日経マグ
ロウヒル社発行、で知られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図15によって説明し
た薄膜トランジスタ基板の製造方法においては、導電膜
g2の陽極酸化すべき部分にホトレジストRST1が残
存しているときには、その部分の導電膜g2上には陽極
酸化膜AOFが形成されず、陽極酸化膜AOFにピンホ
ールPIHが形成されるから、ピンホールPIH部にヒ
ロック、ホイスカが発生するので、もしピンホールPI
H部が映像信号線と交差すると、走査信号線GLと映像
信号線とが短絡することがある。
【0006】この発明は上述の課題を解決するためにな
されたもので、交差する信号線が短絡することがない薄
膜トランジスタ基板およびその製造方法ならびに液晶表
示パネルおよび液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
、この発明においては、基板上に形成された信号線の端
子部以外の表面に陽極酸化膜を設けた薄膜トランジスタ
基板において、上記信号線の上記陽極酸化膜が形成され
ない部分に水和物膜を形成する。
【0008】また、基板上に形成された信号線の端子部
以外の表面に陽極酸化膜を設け、上記信号線の上記陽極
酸化膜が形成されない部分に水和物膜を形成した薄膜ト
ランジスタ基板を製造する方法において、上記陽極酸化
膜を形成したのちに、温水処理を行なう。
【0009】また、液晶表示パネルにおいて、基板上に
形成された信号線の端子部以外の表面に陽極酸化膜を設
け、上記信号線の上記陽極酸化膜が形成されない部分に
水和物膜を形成した薄膜トランジスタ基板を設ける。
【0010】また、液晶表示装置において、基板上に形
成された信号線の端子部以外の表面に陽極酸化膜を設け
、上記信号線の上記陽極酸化膜が形成されない部分に水
和物膜を形成した薄膜トランジスタ基板を有する液晶表
示パネルと、上記液晶表示パネルに映像信号を与えるた
めの映像信号駆動回路と、上記液晶表示パネルに走査信
号を与えるための走査回路と、上記映像信号駆動回路、
上記走査回路に上記液晶表示パネル用の情報を与えるた
めの制御回路とを設ける。
【0011】
【作用】この薄膜トランジスタ基板およびその製造方法
ならびに液晶表示パネルおよび液晶表示装置においては
、陽極酸化膜にピンホールが形成されたとしても、ピン
ホール部に水和物膜が形成されるから、水和物膜によっ
てピンホール部にヒロック、ホイスカが発生するのが防
止される。
【0012】
【実施例】以下、この発明の構成について、アクティブ
・マトリクス方式のカラー液晶表示装置にこの発明を適
用した実施例とともに説明する。
【0013】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【0014】図2はこの発明が適用されるアクティブ・
マトリクス方式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺
を示す平面図、図3は図2の3−3切断線における断面
と表示パネルのシール部付近の断面を示す図、図4は図
2の4−4切断線における断面図である。また、図7(
要部平面図)には図2に示す画素を複数配置したときの
平面図を示す。
【0015】(画素配置)図2に示すように、各画素は
隣接する2本の走査信号線(ゲート信号線または水平信
号線)GLと、隣接する2本の映像信号線(ドレイン信
号線または垂直信号線)DLとの交差領域内(4本の信
号線で囲まれた領域内)に配置されている。各画素は薄
膜トランジスタTFT、透明画素電極ITO1および保
持容量素子Caddを含む。走査信号線GLは列方向に
延在し、行方向に複数本配置されている。映像信号線D
Lは行方向に延在し、列方向に複数本配置されている。
【0016】(表示部断面全体構造)図3に示すように
、液晶LCを基準に下部透明ガラス基板SUB1側には
薄膜トランジスタTFTおよび透明画素電極ITO1が
形成され、上部透明ガラス基板SUB2側にはカラーフ
ィルタFIL、遮光用ブラックマトリクスパターンを形
成する遮光膜BMが形成されている。下部透明ガラス基
板SUB1はたとえば1.1mm程度の厚さで構成され
ている。また、透明ガラス基板SUB1、SUB2の両
面にはディップ処理等によって形成された酸化シリコン
膜SIOが設けられている。このため、透明ガラス基板
SUB1、SUB2の表面に鋭い傷があったとしても、
鋭い傷を酸化シリコン膜SIOで覆うことができるので
、走査信号線GL、カラーフィルタFILが損傷するの
を有効に防止することができる。
【0017】図3の中央部は一画素部分の断面を示して
いるが、左側は透明ガラス基板SUB1、SUB2の左
側縁部分で外部引出配線の存在する部分の断面を示して
おり、右側は透明ガラス基板SUB1、SUB2の右側
縁部分で外部引出配線の存在しない部分の断面を示して
いる。
【0018】図3の左側、右側のそれぞれに示すシール
材SLは液晶LCを封止するように構成されており、液
晶封入口(図示せず)を除く透明ガラス基板SUB1、
SUB2の縁周囲全体に沿って形成されている。シール
材SLはたとえばエポキシ樹脂で形成されている。
【0019】上部透明ガラス基板SUB2側の共通透明
画素電極ITO2は、少なくとも一個所において、銀ペ
ースト材SILによって下部透明ガラス基板SUB1側
に形成された外部引出配線に接続されている。この外部
引出配線はゲート電極GT、ソース電極SD1、ドレイ
ン電極SD2のそれぞれと同一製造工程で形成される。
【0020】配向膜ORI1、ORI2、透明画素電極
ITO1、共通透明画素電極ITO2、保護膜PSV1
、PSV2、絶縁膜GIのそれぞれの層は、シール材S
Lの内側に形成される。偏光板POL1、POL2はそ
れぞれ下部透明ガラス基板SUB1、上部透明ガラス基
板SUB2の外側の表面に形成されている。
【0021】液晶LCは液晶分子の向きを設定する下部
配向膜ORI1と上部配向膜ORI2との間に封入され
、シール部SLによってシールされている。
【0022】下部配向膜ORI1は下部透明ガラス基板
SUB1側の保護膜PSV1の上部に形成される。
【0023】上部透明ガラス基板SUB2の内側(液晶
LC側)の表面には、遮光膜BM、カラーフィルタFI
L、保護膜PSV2、共通透明画素電極ITO2(CO
M)および上部配向膜ORI2が順次積層して設けられ
ている。
【0024】この液晶表示装置は下部透明ガラス基板S
UB1側、上部透明ガラス基板SUB2側のそれぞれの
層を別々に形成し、その後上下透明ガラス基板SUB1
、SUB2を重ね合わせ、両者間に液晶LCを封入する
ことによって組み立てられる。
【0025】(薄膜トランジスタTFT)薄膜トランジ
スタTFTは、ゲート電極GTに正のバイアスを印加す
ると、ソース−ドレイン間のチャネル抵抗が小さくなり
、バイアスを零にすると、チャネル抵抗は大きくなるよ
うに動作する。
【0026】各画素の薄膜トランジスタTFTは、画素
内において2つ(複数)に分割され、薄膜トランジスタ
(分割薄膜トランジスタ)TFT1およびTFT2で構
成されている。薄膜トランジスタTFT1、TFT2の
それぞれは実質的に同一サイズ(チャネル長、幅が同じ
)で構成されている。この分割された薄膜トランジスタ
TFT1、TFT2のそれぞれは、主にゲート電極GT
、ゲート絶縁膜GI、i型(真性、intrinsic
、導電型決定不純物がドープされていない)非晶質シリ
コン(Si)からなるi型半導体層AS、一対のソース
電極SD1、ドレイン電極SD2で構成されている。な
お、ソース・ドレインは本来その間のバイアス極性によ
って決まり、この液晶表示装置の回路ではその極性は動
作中反転するので、ソース・ドレインは動作中入れ替わ
ると理解されたい。しかし、以下の説明でも、便宜上一
方をソース、他方をドレインと固定して表現する。
【0027】(ゲート電極GT)ゲート電極GTは図8
(図2の第2導電膜g2およびi型半導体層ASのみを
描いた平面図)に詳細に示すように、走査信号線GLか
ら垂直方向(図2および図8において上方向)に突出す
る形状で構成されている(T字形状に分岐されている)
。ゲート電極GTは薄膜トランジスタTFT1、TFT
2のそれぞれの形成領域まで突出するように構成されて
いる。薄膜トランジスタTFT1、TFT2のそれぞれ
のゲート電極GTは、一体に(共通ゲート電極として)
構成されており、走査信号線GLに連続して形成されて
いる。ゲート電極GTは、単層の第2導電膜g2で構成
する。第2導電膜g2はたとえばスパッタで形成された
アルミニウム膜を用い、1000〜5500Å程度の膜
厚で形成する。また、ゲート電極GT上にはアルミニウ
ムの陽極酸化膜AOFが設けられている。
【0028】このゲート電極GTは図2、図3および図
8に示されているように、i型半導体層ASを完全に覆
うよう(下方からみて)それより大き目に形成される。 したがって、下部透明ガラス基板SUB1の下方に蛍光
灯等のバックライトBLを取り付けた場合、この不透明
なアルミニウムからなるゲート電極GTが影となって、
i型半導体層ASにはバックライト光が当たらず、光照
射による導電現象すなわち薄膜トランジスタTFTのオ
フ特性劣化は起きにくくなる。なお、ゲート電極GTの
本来の大きさは、ソース電極SD1とドレイン電極SD
2との間をまたがるに最低限必要な(ゲート電極GTと
ソース電極SD1、ドレイン電極SD2との位置合わせ
余裕分も含めて)幅を持ち、チャネル幅Wを決めるその
奥行き長さはソース電極SD1とドレイン電極SD2と
の間の距離(チャネル長)Lとの比、すなわち相互コン
ダクタンスgmを決定するファクタW/Lをいくつにす
るかによって決められる。
【0029】この液晶表示装置におけるゲート電極GT
の大きさはもちろん、上述した本来の大きさよりも大き
くされる。
【0030】(走査信号線GL)走査信号線GLは第2
導電膜g2で構成されている。この走査信号線GLの第
2導電膜g2はゲート電極GTの第2導電膜g2と同一
製造工程で形成され、かつ一体に構成されている。また
、走査信号線GL上にはアルミニウムの陽極酸化膜AO
Fが設けられている。さらに、図1、図5に示されるよ
うに、第2導電膜g2の陽極酸化膜AOFが形成されな
い部分に膜厚が2500Åのアルミナ水和物膜HDFが
形成されている。このため、陽極酸化膜AOFにピンホ
ールPIHが形成されたとしても、ピンホールPIH部
にアルミナ水和物膜HDFが形成されるから、アルミナ
水和物膜HDFによってピンホールPIH部にヒロック
、ホイスカが発生するのが防止されるので、ピンホール
PIH部が映像信号線DLと交差しても、走査信号線G
Lと映像信号線DLとが短絡することはない。
【0031】(絶縁膜GI)絶縁膜GIは薄膜トランジ
スタTFT1、TFT2のそれぞれのゲート絶縁膜とし
て使用される。絶縁膜GIはゲート電極GTおよび走査
信号線GLの上層に形成されている。絶縁膜GIはたと
えばプラズマCVDで形成された窒化シリコン膜を用い
、3000Å程度の膜厚で形成する。
【0032】(i型半導体層AS)i型半導体層ASは
、図8に示すように、複数に分割された薄膜トランジス
タTFT1、TFT2のそれぞれのチャネル形成領域と
して使用される。i型半導体層ASは非晶質シリコン膜
または多結晶シリコン膜で形成し、約1800Å程度の
膜厚で形成する。
【0033】このi型半導体層ASは、供給ガスの成分
を変えてSi3N4からなるゲート絶縁膜として使用さ
れる絶縁膜GIの形成に連続して、同じプラズマCVD
装置で、しかもそのプラズマCVD装置から外部に露出
することなく形成される。また、オーミックコンタクト
用のリン(P)を2.5%ドープしたN(+)型半導体
層d0(図3)も同様に連続して約400Åの厚さに形
成される。しかる後、下部透明ガラス基板SUB1はC
VD装置から外に取り出され、写真処理技術によりN(
+)型半導体層d0およびi型半導体層ASは図2、図
3および図8に示すように独立した島状にパターニング
される。
【0034】i型半導体層ASは、図2および図8に詳
細に示すように、走査信号線GLと映像信号線DLとの
交差部(クロスオーバ部)の両者間にも設けられている
。この交差部のi型半導体層ASは交差部における走査
信号線GLと映像信号線DLとの短絡を低減するように
構成されている。
【0035】(ソース電極SD1、ドレイン電極SD2
)複数に分割された薄膜トランジスタTFT1、TFT
2のそれぞれのソース電極SD1とドレイン電極SD2
とは、図2、図3および図9(図2の第1〜第3導電膜
d1〜d3のみを描いた平面図)で詳細に示すように、
i型半導体層AS上にそれぞれ離隔して設けられている
。
【0036】ソース電極SD1、ドレイン電極SD2の
それぞれは、N(+)型半導体層d0に接触する下層側
から、第1導電膜d1、第2導電膜d2、第3導電膜d
3を順次重ね合わせて構成されている。ソース電極SD
1の第1導電膜d1、第2導電膜d2および第3導電膜
d3は、ドレイン電極SD2の第1導電膜d1、第2導
電膜d2および第3導電膜d3と同一製造工程で形成さ
れる。
【0037】第1導電膜d1はスパッタで形成したクロ
ム膜を用い、500〜1000Åの膜厚(この液晶表示
装置では、600Å程度の膜厚)で形成する。クロム膜
は膜厚を厚く形成するとストレスが大きくなるので、2
000Å程度の膜厚を越えない範囲で形成する。クロム
膜はN(+)型半導体層d0との接触が良好である。ク
ロム膜は後述する第2導電膜d2のアルミニウムがN(
+)型半導体層d0に拡散することを防止するいわゆる
バリア層を構成する。第1導電膜d1としては、クロム
膜の他に高融点金属(Mo、Ti、Ta、W)膜、高融
点金属シリサイド(MoSi2、TiSi2、TaSi
2、WSi2)膜で形成してもよい。
【0038】第1導電膜d1を写真処理でパターニング
した後、同じ写真処理用マスクを用いて、あるいは第1
導電膜d1をマスクとして、N(+)型半導体層d0が
除去される。つまり、i型半導体層AS上に残っていた
N(+)型半導体層d0は第1導電膜d1以外の部分が
セルフアラインで除去される。このとき、N(+)型半
導体層d0はその厚さ分は全て除去されるようエッチさ
れるので、i型半導体層ASも若干その表面部分でエッ
チされるが、その程度はエッチ時間で制御すればよい。
【0039】しかる後、第2導電膜d2がアルミニウム
のスパッタリングで3000〜5500Åの膜厚(この
液晶表示装置では、3500Å程度の膜厚)に形成され
る。アルミニウム膜はクロム膜に比べてストレスが小さ
く、厚い膜厚に形成することが可能で、ソース電極SD
1、ドレイン電極SD2および映像信号線DLの抵抗値
を低減するように構成されている。第2導電膜d2とし
てはアルミニウム膜の他にシリコンや銅(Cu)を添加
物として含有させたアルミニウム膜で形成してもよい。
【0040】第2導電膜d2の写真処理技術によるパタ
ーニング後、第3導電膜d3が形成される。この第3導
電膜d3はスパッタリングで形成された透明導電膜(I
ndium−Tin−Oxide  ITO:ネサ膜)
からなり、1000〜2000Åの膜厚(この液晶表示
装置では、1200Å程度の膜厚)で形成される。この
第3導電膜d3はソース電極SD1、ドレイン電極SD
2および映像信号線DLを構成するとともに、透明画素
電極ITO1を構成するようになっている。
【0041】ソース電極SD1の第1導電膜d1、ドレ
イン電極SD2の第1導電膜d1のそれぞれは、上層の
第2導電膜d2および第3導電膜d3に比べて内側に(
チャネル領域内に)大きく入り込んでいる。つまり、こ
れらの部分における第1導電膜d1は第2導電膜d2、
第3導電膜d3とは無関係に薄膜トランジスタTFTの
チャネル長Lを規定できるように構成されている。
【0042】ソース電極SD1は透明画素電極ITO1
に接続されている。ソース電極SD1は、i型半導体層
ASの段差形状(第1導電膜g1の膜厚、N(+)型半
導体層d0の膜厚およびi型半導体層ASの膜厚を加算
した膜厚に相当する段差)に沿って構成されている。具
体的には、ソース電極SD1は、i型半導体層ASの段
差形状に沿って形成された第1導電膜d1と、この第1
導電膜d1の上部にそれに比べて透明画素電極ITO1
と接続される側を小さいサイズで形成した第2導電膜d
2と、この第2導電膜d2から露出する第1導電膜d1
に接続された第3導電膜d3とで構成されている。ソー
ス電極SD1の第2導電膜d2は第1導電膜d1のクロ
ム膜がストレスの増大から厚く形成できず、i型半導体
層ASの段差形状を乗り越えられないので、このi型半
導体層ASを乗り越えるために構成されている。つまり
、第2導電膜d2は厚く形成することでステップカバレ
ッジを向上している。第2導電膜d2は厚く形成できる
ので、ソース電極SD1の抵抗値(ドレイン電極SD2
や映像信号線DLについても同様)の低減に大きく寄与
している。第3導電膜d3は第2導電膜d2のi型半導
体層ASに起因する段差形状を乗り越えることができな
いので、第2導電膜d2のサイズを小さくすることで、
露出する第1導電膜d1に接続するように構成されてい
る。第1導電膜d1と第3導電膜d3とは接着性が良好
であるばかりか、両者間の接続部の段差形状が小さいの
で、ソース電極SD1と透明画素電極ITO1とを確実
に接続することができる。
【0043】(透明画素電極ITO1)透明画素電極I
TO1は液晶表示部の画素電極の一方を構成する。
【0044】透明画素電極ITO1は薄膜トランジスタ
TFT1のソース電極SD1および薄膜トランジスタT
FT2のソース電極SD1に接続されている。このため
、薄膜トランジスタTFT1、TFT2のうちの1つた
とえば薄膜トランジスタTFT1に欠陥が発生したとき
には、製造工程においてレーザ光等によって、薄膜トラ
ンジスタTFT1と映像信号線DLとを切り離すととも
に、薄膜トランジスタTFT1と透明画素電極ITO1
とを切り離せば、点欠陥、線欠陥にはならず、しかも2
つの薄膜トランジスタTFT1、TFT2に同時に欠陥
が発生することはほとんどないから、点欠陥が発生する
確率を極めて小さくすることができる。
【0045】(保護膜PSV1)薄膜トランジスタTF
Tおよび透明画素電極ITO1上には保護膜PSV1が
設けられている。保護膜PSV1は主に薄膜トランジス
タTFTを湿気等から保護するために形成されており、
透明性が高くしかも耐湿性の良いものを使用する。保護
膜PSV1はたとえばプラズマCVD装置で形成した酸
化シリコン膜や窒化シリコン膜で形成されており、80
00Å程度の膜厚で形成する。
【0046】(ゲート端子GTM、ドレイン端子DTM
)図5に示すように、ゲート端子GTMは第1導電膜g
1と第3導電膜d3とで構成されている。
【0047】また、図6に示すように、ドレイン端子D
TMは第1導電膜g1と第3導電膜d3とで構成されて
いる。
【0048】第1導電膜g1はたとえばスパッタで形成
されたクロム(Cr)膜を用い、1000Å程度の膜厚
で形成する。
【0049】(遮光膜BM)上部透明ガラス基板SUB
2側には、外部光(図3では上方からの光)がチャネル
形成領域として使用されるi型半導体層ASに入射され
ないように、遮光膜BMが設けられ、遮光膜BMは図1
0のハッチングに示すようなパターンとされている。な
お、図10は図2におけるITO膜からなる第3導電膜
d3、カラーフィルタFILおよび遮光膜BMのみを描
いた平面図である。遮光膜BMは光に対する遮蔽性が高
いたとえばアルミニウム膜やクロム膜等で形成されてお
り、この液晶表示装置ではクロム膜がスパッタリングで
1300Å程度の膜厚に形成される。
【0050】したがって、薄膜トランジスタTFT1、
TFT2のi型半導体層ASは上下にある遮光膜BMお
よび大き目のゲート電極GTによってサンドイッチにさ
れ、その部分は外部の自然光やバックライト光が当たら
なくなる。遮光膜BMは図10のハッチング部分で示す
ように、画素の周囲に形成され、つまり遮光膜BMは格
子状に形成され(ブラックマトリクス)、この格子で1
画素の有効表示領域が仕切られている。したがって、各
画素の輪郭が遮光膜BMによってはっきりとし、コント
ラストが向上する。つまり、遮光膜BMはi型半導体層
ASに対する遮光とブラックマトリクスとの2つの機能
をもつ。
【0051】また、透明画素電極ITO1のラビング方
向の根本側のエッジ部に対向する部分(図2右下部分)
が遮光膜BMによって遮光されているから、上記部分に
ドメインが発生したとしても、ドメインが見えないので
、表示特性が劣化することはない。
【0052】なお、バックライトを上部透明ガラス基板
SUB2側に取り付け、下部透明ガラス基板SUB1を
観察側(外部露出側)とすることもできる。
【0053】(共通透明画素電極ITO2)共通透明画
素電極ITO2は、下部透明ガラス基板SUB1側に画
素ごとに設けられた透明画素電極ITO1に対向し、液
晶LCの光学的な状態は各画素電極ITO1と共通透明
画素電極ITO2との間の電位差(電界)に応答して変
化する。この共通透明画素電極ITO2にはコモン電圧
Vcomが印加されるように構成されている。コモン電
圧Vcomは映像信号線DLに印加されるロウレベルの
駆動電圧Vdminとハイレベルの駆動電圧Vdmax
との中間電位である。
【0054】(カラーフィルタFIL)カラーフィルタ
FILはアクリル樹脂等の樹脂材料で形成される染色基
材に染料を着色して構成されている。カラーフィルタF
ILは画素に対向する位置にストライプ状に形成され(
図11)、染め分けられている(図11は図7の第3導
電膜層d3、遮光膜BMおよびカラーフィルタFILの
みを描いたもので、B、R、Gの各カラーフィルターF
ILはそれぞれ、45°、135°、クロスのハッチを
施してある)。カラーフィルタFILは図10に示すよ
うに透明画素電極ITO1の全てを覆うように大き目に
形成され、遮光膜BMはカラーフィルタFILおよび透
明画素電極ITO1のエッジ部分と重なるよう透明画素
電極ITO1の周縁部より内側に形成されている。
【0055】カラーフィルタFILは次のように形成す
ることができる。まず、上部透明ガラス基板SUB2の
表面に染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤
色フィルタ形成領域以外の染色基材を除去する。この後
、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施し、赤色フ
ィルタRを形成する。つぎに、同様な工程を施すことに
よって、緑色フィルタG、青色フィルタBを順次形成す
る。
【0056】(保護膜PSV2)保護膜PSV2はカラ
ーフィルタFILを異なる色に染め分けた染料が液晶L
Cに漏れることを防止するために設けられている。保護
膜PSV2はたとえばアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の
透明樹脂材料で形成されている。
【0057】(表示装置全体等価回路)表示マトリクス
部の等価回路とその周辺回路の結線図を図12に示す。 同図は回路図ではあるが、実際の幾何学的配置に対応し
て描かれている。ARは複数の画素を二次元状に配列し
たマトリクス・アレイである。
【0058】図中、Xは映像信号線DLを意味し、添字
G、BおよびRがそれぞれ緑、青および赤画素に対応し
て付加されている。Yは走査信号線GLを意味し、添字
1,2,3,…,endは走査タイミングの順序に従っ
て付加されている。
【0059】映像信号線X(添字省略)は交互に上側(
または奇数)映像信号駆動回路He、下側(または偶数
)映像信号駆動回路Hoに接続されている。
【0060】走査信号線Y(添字省略)は垂直走査回路
Vに接続されている。
【0061】SUPは1つの電圧源から複数の分圧した
安定化された電圧源を得るための電源回路やホスト(上
位演算処理装置)からのCRT(陰極線管)用の情報を
TFT液晶表示装置用の情報に交換する回路を含む回路
である。
【0062】(保持容量素子Caddの構造)透明画素
電極ITO1は、薄膜トランジスタTFTと接続される
端部と反対側の端部において、隣りの走査信号線GLと
重なるように形成されている。この重ね合わせは、図4
からも明らかなように、透明画素電極ITO1を一方の
電極PL2とし、隣りの走査信号線GLを他方の電極P
L1とする保持容量素子(静電容量素子)Caddを構
成する。この保持容量素子Caddの誘電体膜は、薄膜
トランジスタTFTのゲート絶縁膜として使用される絶
縁膜GIおよび陽極酸化膜AOFで構成されている。
【0063】保持容量素子Caddは、図8からも明ら
かなように、走査信号線GLの第2導電膜g2の幅を広
げた部分に形成されている。なお、映像信号線DLと交
差する部分の第2導電膜g2は映像信号線DLとの短絡
の確率を小さくするため細くされている。
【0064】保持容量素子Caddを構成するために重
ね合わされる透明画素電極ITO1と電極PL1との間
の一部には、ソース電極SD1と同様に、段差形状を乗
り越える際に透明画素電極ITO1が断線しないように
、第1導電膜d1および第2導電膜d2で構成された島
領域が設けられている。この島領域は、透明画素電極I
TO1の面積(開口率)を低下しないように、できる限
り小さく構成する。(保持容量素子Caddの等価回路
とその動作)図2に示される画素の等価回路を図13に
示す。図13において、Cgsは薄膜トランジスタTF
Tのゲート電極GTとソース電極SD1との間に形成さ
れる寄生容量である。寄生容量Cgsの誘電体膜は絶縁
膜GIである。Cpixは透明画素電極ITO1(PI
X)と共通透明画素電極ITO2(COM)との間に形
成される液晶容量である。液晶容量Cpixの誘電体膜
は液晶LC、保護膜PSV1および配向膜ORI1、O
RI2である。Vlcは中点電位である。
【0065】保持容量素子Caddは、薄膜トランジス
タTFTがスイッチングするとき、中点電位(画素電極
電位)Vlcに対するゲート電位変化ΔVgの影響を低
減するように働く。この様子を式で表すと、次式のよう
になる。
【0066】 ΔVlc={Cgs/(Cgs+Cadd+Cpix)
}×ΔVgここで、ΔVlcはΔVgによる中点電位の
変化分を表わす。この変化分ΔVlcは液晶LCに加わ
る直流成分の原因となるが、保持容量Caddを大きく
すればする程、その値を小さくすることができる。また
、保持容量素子Caddは放電時間を長くする作用もあ
り、薄膜トランジスタTFTがオフした後の映像情報を
長く蓄積する。液晶LCに印加される直流成分の低減は
、液晶LCの寿命を向上し、液晶表示画面の切り替え時
に前の画像が残るいわゆる焼き付きを低減することがで
きる。
【0067】前述したように、ゲート電極GTはi型半
導体層ASを完全に覆うよう大きくされている分、ソー
ス電極SD1、ドレイン電極SD2とのオーバラップ面
積が増え、したがって寄生容量Cgsが大きくなり、中
点電位Vlcはゲート(走査)信号Vgの影響を受け易
くなるという逆効果が生じる。しかし、保持容量素子C
addを設けることによりこのデメリットも解消するこ
とができる。
【0068】保持容量素子Caddの保持容量は、画素
の書込特性から、液晶容量Cpixに対して4〜8倍(
4・Cpix<Cadd<8・Cpix)、寄生容量C
gsに対して8〜32倍(8・Cgs<Cadd<32
・Cgs)程度の値に設定する。
【0069】(保持容量素子Cadd電極線の結線方法
)保持容量電極線としてのみ使用される初段の走査信号
線GL(Y0)は、図12に示すように、共通透明画素
電極ITO2(Vcom)に接続する。共通透明画素電
極ITO2は、図3に示すように、液晶表示装置の周縁
部において銀ペースト材SLによって外部引出配線に接
続されている。しかも、この外部引出配線の一部の導電
膜(g1およびg2)は走査信号線GLと同一製造工程
で構成されている。この結果、最終段の保持容量電極線
GLは、共通透明画素電極ITO2に簡単に接続するこ
とができる。
【0070】初段の保持容量電極線Y0は最終段の走査
信号線Yendに接続、Vcom以外の直流電位点(交
流接地点)に接続するかまたは垂直走査回路Vから1つ
余分に走査パルスY0を受けるように接続してもよい。
【0071】つぎに、この発明に係る薄膜トランジスタ
基板の製造方法について説明する。まず、7059ガラ
ス(商品名)からなる下部透明ガラス基板SUB1の両
面に酸化シリコン膜SIOをディップ処理により設けた
のち、500℃、60分間のベークを行なう。つぎに、
下部透明ガラス基板SUB1上に膜厚が1000Åのク
ロムからなる第1導電膜g1をスパッタリングにより設
ける。つぎに、エッチング液として硝酸第2セリウムア
ンモニウム溶液を使用した写真蝕刻技術で第1導電膜g
1を選択的にエッチングすることによって、ゲート端子
GTMおよびドレイン端子DTMを形成するとともに、
ゲート端子GTMを接続する陽極酸化バスライン(図示
せず)、陽極酸化バスラインに接続された陽極酸化パッ
ド(図示せず)を形成する。つぎに、レジストを剥離液
S502(商品名)で除去したのち、O2アッシャーを
1分間行なう。つぎに、膜厚が2800Åのアルミニウ
ム−パラジウム、アルミニウム−シリコン、アルミニウ
ム−シリコン−チタン、アルミニウム−シリコン−銅等
からなる第2導電膜g2をスパッタリングにより設ける
。つぎに、エッチング液としてリン酸と硝酸と酢酸との
混酸を使用した写真蝕刻技術で第2導電膜g2を選択的
にエッチングすることにより、走査信号線GL、ゲート
電極GTおよび保持容量素子Caddの電極PL1を形
成する。つぎに、ドライエッチング装置にSF6ガスを
導入して、シリコン等の残渣を除去したのち、レジスト
を除去する。つぎに、陽極酸化用のレジストを設ける。 つぎに、3%酒石酸をアンモニアによりpH7.0±0
.5に調整した溶液をエチレングリコール液で1:9に
稀釈した液からなる陽極酸化液中に下部透明ガラス基板
SUB1の陽極酸化すべき部分を浸漬し、陽極酸化パッ
ドに陽極酸化電圧を印加することにより、第2導電膜g
2を陽極酸化して、走査信号線GL上およびゲート電極
GT上に陽極酸化膜AOFを設ける。つぎに、下側透明
ガラス基板SUB1を60℃の温水に約15分間漬ける
ことにより、第2導電膜g2の陽極酸化膜AOFが形成
されていない部分にアルミナ水和物膜HDFを形成する
。この場合、図14に示される温水の温度が60℃の場
合の温水処理の処理時間とアルミナ水和物膜の膜厚FT
との関係を示すグラフから明らかなように、アルミナ水
和物膜HDFの膜厚は約2500Åになる。つぎに、プ
ラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒素
ガスを導入して、膜厚が2000Åの窒化シリコン膜を
設け、プラズマCVD装置にシランガス、水素ガスを導
入して、膜厚が2000Åのi型非晶質シリコン膜を設
けたのち、プラズマCVD装置に水素ガス、ホスフィン
ガスを導入して、膜厚が300ÅのN(+)型非晶質シ
リコン膜を設ける。つぎに、ドライエッチングガスとし
てSF6、CCl4を使用した写真蝕刻技術でN(+)
型非晶質シリコン膜、i型非晶質シリコン膜を選択的に
エッチングすることにより、i型半導体層ASを形成す
る。 つぎに、レジストを除去したのち、ドライエッチングガ
スとしてSF6を使用した写真蝕刻技術で、窒化シリコ
ン膜を選択的にエッチングすることによって、絶縁膜G
Iを形成する。つぎに、レジストを除去したのち、膜厚
が1000Åのクロムからなる第1導電膜d1をスパッ
タリングにより設ける。つぎに、写真蝕刻技術で第1導
電膜d1を選択的にエッチングすることにより、映像信
号線DL、ソース電極SD1、ドレイン電極SD2の第
1層を形成する。つぎに、レジストを除去する前に、ド
ライエッチング装置にCCl4、SF6を導入して、N
(+)型非晶質シリコン膜を選択的にエッチングするこ
とにより、N(+)型半導体層d0を形成する。つぎに
、レジストを除去したのち、O2アッシャーを1分間行
なう。つぎに、膜厚が3500Åのアルミニウム−パラ
ジウム、アルミニウム−シリコン、アルミニウム−シリ
コン−チタン、アルミニウム−シリコン−銅等からなる
第2導電膜d2をスパッタリングにより設ける。つぎに
、写真蝕刻技術で第2導電膜d2を選択的にエッチング
することにより、映像信号線DL、ソース電極SD1、
ドレイン電極SD2の第2層を形成する。つぎに、レジ
ストを除去したのち、O2アッシャーを1分間行なう。 つぎに、膜厚が1000ÅのITO膜からなる第3導電
膜d3をスパッタリングにより設ける。つぎに、エッチ
ング液として塩酸と硝酸との混酸を使用した写真蝕刻技
術で第3導電膜d3を選択的にエッチングすることによ
り、映像信号線DL、ソース電極SD1、ドレイン電極
SD2の第3層、ゲート端子GTM、ドレイン端子DT
Mの最上層および透明画素電極ITO1を形成する。つ
ぎに、レジストを除去したのち、プラズマCVD装置に
アンモニアガス、シランガス、窒素ガスを導入して、膜
厚が1μmの窒化シリコン膜を設ける。つぎに、ドライ
エッチングガスとしてSF6を使用した写真蝕刻技術で
窒化シリコン膜を選択的にエッチングすることによって
、保護膜PSV1を形成する。
【0072】この薄膜トランジスタ基板の製造方法にお
いては、下側透明ガラス基板SUB1を温水に漬けるこ
とによりアルミナ水和物膜HDFを形成するから、極め
て容易にアルミナ水和物膜HDFを形成することができ
る。
【0073】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、この発明は、
前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。
【0074】たとえば、上述実施例においては、ゲート
電極形成→ゲート絶縁膜形成→半導体層形成→ソース・
ドレイン電極形成の逆スタガ構造を示したが、上下関係
または作る順番がそれと逆のスタガ構造でもこの発明は
有効である。また、上述実施例においては、アルミニウ
ムからなる第2導電膜g2を設けたが、第2導電膜は陽
極酸化が可能でありかつ水和物を形成しうる金属で構成
すればよい。また、上述実施例においては、アルミナ水
和物膜HDFの膜厚を2500Åとしたが、アルミナ水
和物膜HDFの膜厚を1000Å以下とすると、ピンホ
ールPIH部にヒロック、ホイスカが発生するのを有効
に防止することができず、またアルミナ水和物膜HDF
の膜厚を5000Å以上とすると、アルミナ水和物膜H
DFが剥離しやすくなるから、アルミナ水和物膜HDF
の膜厚を1000〜5000Åにするのが望ましく、ア
ルミナ水和物膜HDFの膜厚を2000〜3000Åに
するのがより望ましい。また、上述実施例においては、
温水の温度を60℃としたが、温水の温度を50℃以下
とすると、アルミナ水和物膜HDFの形成時間が長くな
り、また温水の温度を80℃以上とすると、アルミナ水
和物膜HDFが急激に形成されるから、アルミナ水和物
膜HDFの膜厚の制御ができなくなるので、温水の温度
を50〜80℃にするのが望ましい。また、上述実施例
においては、ゲート絶縁膜として陽極酸化膜AOF、絶
縁膜GIを用いたが、ゲート絶縁膜として陽極酸化膜A
OFのみを用いてもよい。この場合、ゲート電極GTと
ソース電極SD1、ドレイン電極SD2との間には約2
5Vの最大電圧が印加されるから、陽極酸化膜AOFの
膜厚を500Å以上にする必要がある。また、上述実施
例においては、各画素を列をなすように配置したが、各
画素を半ピッチずれた配置としてもよい。また、上述実
施例においては、保持容量素子Caddを設けたが、保
持容量素子Caddを設けなくともよく、保持容量素子
Caddの代わりにゲート電極GTとは別に電極を形成
した蓄積容量を設けてもよい。また、上述実施例におい
ては、クロムからなる第1導電膜g1を設けたが、タン
タル(Ta)からなる第1導電膜を設けてもよい。また
、上述実施例においては、クロム、アルミニウムからな
る第1、第2導電膜d1、d2を形成したのちにITO
からなる第3導電膜d3を形成したが、ITO膜を形成
したのちにクロム膜、アルミニウム膜を形成してもよい
。
【0075】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る薄
膜トランジスタ基板およびその製造方法ならびに液晶表
示パネルおよび液晶表示装置においては、陽極酸化膜に
ピンホールが形成されたとしても、水和物膜によってピ
ンホール部にヒロック、ホイスカが発生するのが防止さ
れるから、ピンホール部が他の信号線と交差しても短絡
することがない。このように、この発明の効果は顕著で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図2に示す液晶表示装置の製造工程中の端子部
を示す断面図である。
【図2】この発明が適用されるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素を示
す要部平面図である。
【図3】図2の3−3切断線で切った部分とシール部周
辺部の断面図である。
【図4】図2の4−4切断線における断面図である。
【図5】図2に示す液晶表示装置のゲート端子部を示す
断面図である。
【図6】図2に示す液晶表示装置のドレイン端子部を示
す断面図である。
【図7】図2に示す画素を複数配置した液晶表示部の要
部平面図である。
【図8】図2に示す画素の所定の層のみを描いた平面図
である。
【図9】図2に示す画素の所定の層のみを描いた平面図
である。
【図10】図2に示す画素の所定の層のみを描いた平面
図である。
【図11】図7に示す画素電極層、遮光膜およびカラー
フィルタ層のみを描いた要部平面図である。
【図12】アクティブ・マトリックス方式のカラー液晶
表示装置の液晶表示部を示す等価回路図である。
【図13】図2に示す画素の等価回路図である。
【図14】温水処理の処理時間とアルミナ水和物膜の膜
厚FTとの関係を示すグラフである。
【図15】従来の液晶表示装置の製造工程中の端子部を
示す断面図である。
【符号の説明】
SUB…透明ガラス基板 GL…走査信号線 DL…映像信号線 GI…絶縁膜 GT…ゲート電極 AS…i型半導体層 SD…ソース電極またはドレイン電極 PSV…保護膜 BM…遮光膜 LC…液晶 TFT…薄膜トランジスタ ITO…透明画素電極 g、d…導電膜 Cadd…保持容量素子 Cgs…寄生容量 Cpix…液晶容量 AOF…陽極酸化膜 HDF…アルミナ水和物膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された信号線の端子部以外の
    表面に陽極酸化膜を設けた薄膜トランジスタ基板におい
    て、上記信号線の上記陽極酸化膜が形成されない部分に
    水和物膜を形成したことを特徴とする薄膜トランジスタ
    基板。
  2. 【請求項2】基板上に形成された信号線の端子部以外の
    表面に陽極酸化膜を設け、上記信号線の上記陽極酸化膜
    が形成されない部分に水和物膜を形成した薄膜トランジ
    スタ基板を製造する方法において、上記陽極酸化膜を形
    成したのちに、温水処理を行なうことを特徴とする薄膜
    トランジスタ基板の製造方法。
  3. 【請求項3】基板上に形成された信号線の端子部以外の
    表面に陽極酸化膜を設け、上記信号線の上記陽極酸化膜
    が形成されない部分に水和物膜を形成した薄膜トランジ
    スタ基板を有することを特徴とする液晶表示パネル。
  4. 【請求項4】基板上に形成された信号線の端子部以外の
    表面に陽極酸化膜を設け、上記信号線の上記陽極酸化膜
    が形成されない部分に水和物膜を形成した薄膜トランジ
    スタ基板を有する液晶表示パネルと、上記液晶表示パネ
    ルに映像信号を与えるための映像信号駆動回路と、上記
    液晶表示パネルに走査信号を与えるための走査回路と、
    上記映像信号駆動回路、上記走査回路に上記液晶表示パ
    ネル用の情報を与えるための制御回路とを具備すること
    を特徴とする液晶表示装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151005A (en) * 1992-10-07 2000-11-21 Hitachi, Ltd. Liquid-crystal display system having a driver circuit capable of multi-color display

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6151005A (en) * 1992-10-07 2000-11-21 Hitachi, Ltd. Liquid-crystal display system having a driver circuit capable of multi-color display

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