JPH11510266A - フラット画面用アクティブマトリクスの組立方法、該方法に従い得られたアクティブマトリクスを含む液晶表示画面及びこの型の画面をアドレスする方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ソース及びドレインが行及び画素電極に接続される一方、列がトランジスタのゲートに接続される、下にあるゲートのトランジスタを経て列と行の交差格子に接続されたピクチャーエレメント若しくは画素を形成する電極のアレイからなるフラット画面アクティブマトリクスを製造する方法。その方法は、第一段階がゲートを画成するレベルと同時に接触パターン（ｍ）をエッチングすることからなり、画素電極を画成するＩＴＯ層（８）が堆積されて最終段階でエッチングされることを特徴とする。その方法はＬＣＤアクティブマトリクスの製造に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】 フラット画面用アクティブマトリクスの組立方法、該方法に従い得られたアクテ ィブマトリクスを含む液晶表示画面及びこの型の画面をアドレスする方法 本発明はフラット画面用アクティブマトリクスを組み立てる方法に関し、特に ６つのマスキングレベルを伴い、駆動トランジスタがボトムゲートタイプのもの である液晶表示画面用のアクティブマトリクスの組立方法に関する。本発明はま た、”カッド”型の構造に配置されたカラーフィルターが装備されるときにこの 画面をアドレスする方法と同じく、上記方法に従い製造されたアクティブマトリ クスを有する液晶表示画面に関する。 アクティブマトリクスタイプの液晶画面は知られるように、背面電極を含む第 一の透明板と、アクティブマトリクス本体を含む第二の透明板とからなる。二つ の板は液晶を含むようにスペーサくさびにより他方に対して保持される。アクテ ィブマトリクス本体はそのため、背面電極とともにピクチャエレメント若しくは 画素を形成する電極のモザイクからなる。各画素は選択された用途に従いボトム ゲートタイプ若しくはトップゲートタイプのものであるトランジスタにより列と 行の交差ネットワークに接続される。トランジスタは薄膜トランジスタ（ＴＦＴ ）である。この場合、列はトランジスタのゲートに接続され、一方ソースとドレ インは行及び画素電極に接続される。この型の液晶表示画面は直視若しくは投写 を含む表示システムにおける使用に特に適する。トランジスタのゲートに接続さ れた列はこうして選択ラインを形成し、トランジスタをオン状態にするように順 次それらをスキャンする周囲の駆動回路により制御され、電極をバイアスしこれ らの電極間に含まれた液晶の光学特性を調整するために他の周囲の駆動回路に接 続されたデータライン若し くは行の使用を可能にし、画面上での映像形成を可能にする。 直視に用いられる液晶表示画面にとって、アクティブマトリクスは駆動トラン ジスタがボトムゲートタイプのものであるマトリクスである。このマトリクスは 一般に６つのマスキングレベルを伴う組立方法の使用により製造される。図１ａ から１ｆに示されるように、この製造方法は以下の段階を含む。初めに、例えば チタニウム／モリブデン二重層からなる第一の導体レベル２ａは、図１ａに示さ れるような選択ライン及びトランジスタゲートを画成するように、一般にガラス から作られる透明板１ａ上、公知の方法で堆積されてエッチングされる。この段 階は第一のマスキングレベルを構成する。次に、図１ｂに示されるように、三重 層：例えば窒化珪素からなるゲート絶縁体３ａ、例えば真性アモルファスシリコ ンからなる半導体物質、及び例えばｎ＋ドープされたアモルファスシリコンから なるオーム接触層５ａが堆積される。層４ａ及び５ａは各ＴＦＴトランジスタの チャネルを画成するために、その後公知の方法でフォトエッチングされる。この 段階は第二のマスキングレベルを構成する。絶縁層は画面の周囲で接点を画成し 、加えて図１ｂに示されるように画素で絶縁層３ａを除去するように、その後フ ォトエッチングされる。これは第三のマスキングレベルを構成する。それから、 図１ｃに示されるように、インジウム チン オキサイド ＩＴＯ等の透明導電 物質が堆積され画素６ａを画成するようにエッチングされる。これは第四のマス キングレベルを構成する。モリブデン等からなる導電物質７ａの層がその後堆積 され、ＴＦＴトランジスタのソースとドレインと同じく行を画成するために公知 の方法でエッチングされる。これは第五のマスキングレベルを生成する。それか ら、図１ｄに示されるように、トランジスタに残る接点層５ａは、”バック チ ャネル エッチ”技術に従い、マスクとしてソースとドレインを使用してエッチ ングされる。図１ｅに示されるように、例えば窒化珪素からなる不活性化層８ａ がその後堆積され、周囲の接 点を画成するようにエッチングされる。この段階は第六のマスキング段階を構成 する。適当な場合、図１ｆに示されるように、”光遮蔽層”若しくは”ＬＢＬ” と称される不透明絶縁層が堆積され、各トランジスタで光学マスクを生成するよ うにエッチングされる。 上記製造方法は液晶表示画面の生成に広く使用される。しかし、直視に使用さ れる液晶表示画面は多数の制限を受ける。一方では、プロジェクションに用いら れるものより遙かに大きいこれらの画面用の画素欠陥を最少限にする必要がある 。これらの欠陥は行／画素短絡若しくは列／画素短絡から発生する。これらのタ イプの欠陥を最少限にするために、一方では、列レベルと画素電極レベルとを、 他方では、行レベルと画素電極レベルとを可能な限り絶縁する必要がある。この タイプの画面に対する他の重要な制限は、有する大きな寸法に関わらず、画面全 体にわたる完全な表面的質を確保する必要があることである。これを行なうため に、例えば”ステッパーパターン”と称される欠陥など光検出器の使用と関係す る欠陥のみならず、水平及び垂直クロストークの現象を除去する必要がある。 本発明の目的は、上記問題の少なくとも一部を解決することを可能にするアク ティブマトリクスの組立てのための新規な製造方法を提供することである。 本発明は従って、それぞれボトムゲートタイプのトランジスタにより列と行と の交差ネットワークに接続され、ソースとドレインが行及び画素電極に接続され る一方、列がトランジスタのゲートに接続されて、ピクチャエレメント若しくは 画素を形成する電極のモザイクからなるフラット画面用のアクティブマトリクス を組み立てる方法であって、 −接点形成パターンと同じく画面の列及びトランジスタのゲートを画成するた めに透明絶縁板上で第一の導体レベルを堆積しエッチングする段階と； −ゲート絶縁体と、半導体物質と、ソース及びドレインとのオー ム接触を形成するのに使用される層とからなる三重層を順次堆積する段階と； −トランジスタの位置及び列と行の間の交差を除いて何も残さないように、オ ーム接触層と半導体物質の層をエッチングする段階と； −パターンで開口部を画成するようにゲート絶縁層をエッチングする段階と； −第二の導体レベルを堆積し、トランジスタのソースとドレインのみならずマ トリクスの行を画成する目的でこのレベルをエッチングする段階と； −オーム接触層を導体レベルをマスクとして用いることによりエッチングする 段階と； −絶縁体レベルを堆積し、パターンで開口部を画成するようにこのレベルをエ ッチングする段階と； −画素電極を画成するために透明導体レベルを堆積してエッチングする段階と からなることを特徴とする方法に関する。 上記製造方法において、画素電極は最後に生成される。このレベルはそのため にソース、ドレイン及び行導体レベルから絶縁体レベルにより分離され、二つの 導体レベル間の接触は第一のマスキングレベルで生成されたパターンにより形成 される。このため、より良い絶縁が従来の製造方法を用いるよりレベル間に得ら れる。このことは画素／列及び画素／行の短絡の危険の現象、及びそのための歩 留り改善の効果を与える。 本発明の別の特徴によれば、第一段階の間、アドレスラインと平行であり順次 生成された画素電極に伴う蓄積容量を生成する働きをする水平ラインが導体レベ ル中エッチングされる。 本発明はまた、背面電極を支持する第一の透明板と、アクティブマトリクスが 上記製造方法に従い生成されることを特徴とするアクティブマトリクス本体を支 持する第二の透明板とを有するタイプの 液晶表示画面に関する。 本発明は更に、マトリクスの列が交互に右及び左へ、２つずつアドレスされる ことを特徴とする、”カッド”型の構造に配置されたカラーフィルターを含む液 晶表示画面をアドレスする方法に関する。 本発明の他の特徴と利点は、添付の図面に関して以下に示される記載を読むこ とにより明らかになる。 −上述の図１ａから１ｆは従来技術に従う６つのマスキングレベルを伴うアク ティブマトリクスを製造する方法の主要段階を表す。 −図２ａから２ｆは本発明に従う製造方法の主要段階を表す。 −図３は図２ａから２ｆの製造方法により得られた画素の平面図を表す。 −図４は、”カッド”構造に配列されたカラーフィルターを有する液晶表示画 面及び本発明に従うアドレス回路の模式図である。 図２ａに示されるように、組立方法の第一及び第二の段階は、例えば、ガラス である透明絶縁基板上にスパッタにより堆積された１００から２００ｎｍのオー ダーの厚さのボンディング層である、一層のモリブデン、アルミニウム、タング ステン若しくはクロム等の層、又は第一層としてチタン若しくはクロムを有する 二重層である、第二のマスキングレベルを構成する導体レベル２を展開してから エッチングすることよりなる。この層は、図２ａ中に見うるように、画素電極と それを制御するＴＦＴトランジスタの電極との間の接触に実質的に使用されるパ ターンｍのみならず、マトリクスアドレスライン及びトランジスタゲートｇ，画 素用の蓄積容量を生成する目的の導電ラインｃを形成するようにエッチングされ る。 本発明に従う製造方法における第三段階は三層の連続した堆積からなる。第一 の層３は、例えば２００から４００ｎｍのオーダーの厚さで堆積された窒化珪素 若しくは酸化珪素からなるゲート絶縁体である。第二層４は、例えば１００から ３００ｎｍのオーダーの厚さで堆積された未ドープのアモルファスシリコンであ る半導体であ る。微結晶若しくはアモルファスのドープされたシリコンである１０から８０ｎ ｍの厚さを有する第三層５は、連続的に堆積されるソース及びドレインとのオー ム接触を生成する働きをする。 本発明に従う製造方法における第四段階は、短絡の危険を低下するために、列 、即ちアドレスライン及び蓄積ラインと行との間の交差（図示されない）のみな らず、図１ｂ中に見うるように、ＴＦＴトランジスタを取り付ける領域を除いて 何も残さないように層４及び５をエッチングすることからなる。この段階は第二 のマスキングレベルを構成する。 本発明に従う製造方法の第五段階は、図２ｂ中に見うるように、パターンｍで のマトリクス中と同じく、周囲（図示されない）での接点を切り開くように、層 ３をエッチングすることからなる。これは第三のマスキング段階を構成する。 本発明に従う製造方法の第六及び第七段階は、図２ｃ中に見うるように、例え ば、マトリクスの行、ソース及びドレインを生成するためにスパッタにより堆積 された１００から５００ｎｍのオーダーの厚さのモリブデン若しくはアルミニウ ム等の金属層、又はクロムにアルミニウム加えた若しくはモリブデンにアルミニ ウムを加えた二重層である、導電層６をその後エッチングすることからなる。 本発明に従う製造方法の第八段階は、ソースとドルインの接点でのみ層５を残 すように（図２ｃ）、既に画成された層６をマスクとして使用することからなる ”バック チャネル エッチ”と称されるセルフアライン工程に従いソースとド レインの間のＴＦＴトランジスタに残る導電層５の残りをエッチングすることか らなる。 本発明に従う製造方法の第九段階は、図２ｄ中に見うるように、１００から５ ００ｎｍのオーダーの厚さで絶縁層７を堆積することからなる。この層は、列と 画素電極との間並びに行と画素電極の間の絶縁を改善することを可能にし、短絡 を減少し、それにより組立歩留りを改善する。 本発明に従う製造方法の第十段階は、第一の導体レベル１と同様の遠くに開口 部を形成するように、絶縁層７とその後ゲート絶縁層３を連続的にエッチングす ることからなり、これは第五のマスキング段階を構成する。この開口部は、周囲 （図示されない）と同じく、図２ｄ中に見うるように接触領域でのマトリクス中 に作られる。 本発明に従う製造方法の第十一及び第十二段階は、例えば、３０から１５０ｎ ｍのオーダーの厚さのスパッタによるインジウム チン オキサイド（ＩＴＯ） からなる透明導電層８を堆積し、第六マスキング段階を構成するよう、図２ｅ中 に見うるように、画素電極を画成するために、好ましくは液体を用いてそれをエ ッチングすることからなる。 各画素電極はその後、第十二段階の間に画素電極８と第一の導体レベル７との 間で限定される接触により、それから第五段階の間にこの導体レベル１と導体レ ベル６との間で限定される接触によりそれを駆動するトランジスタの電極に電気 的に接続される。層３を通した二つのレベルの間の直接接触の形成よりむしろ、 画素電極とこの技術を用いてそれを駆動するＴＦＴトランジスタの電極との間の 接触を形成する利点は以下の制限から正当とされる。 画面の行を画成するのに通常使用される導電層６は最低限のスクエア抵抗を示 す必要がある。この要求に対応する一つの方法はこの層を相当な厚さのものを使 用することである。例えばモリブデンが４００ｎｍの厚さ以上で使用され、この 層が液体を使用してエッチングされる場合の危険の一つは、絶縁層７及び透明導 電層８等の続いて堆積される層に対してこの段階が克服されるのは難しいことで ある。このことの影響は、例えば層８の連続性が層６におけるステップのボトム とトップの間で確保されないことである。この場合、層８と層６との間の絶縁層 ７を通した直接接触を形成することは想定しえない。 本発明に従う製造方法の第十三段階は、図２ｆ中に見うるように、 各ＴＦＴトランジスタで、それを上から来る光から保護し、半導体物質４の光導 電性の問題を制限するために光学マスクを生成するように、そして液晶表示画面 を構成する二つの電極間のスペーサを形成するように不透明な絶縁層９を堆積し 、それからエッチングすることからなる。例えば、層９は数マイクロメートルの オーダーの厚さでスピン−オン−グラス法を使用して堆積された不透明な有機層 である。 図３は本発明に従う製造方法を用いて得られた画素の平面図を表す。図２ａか ら２ｆの物質の多様なレベルに対応する例が保有されている。確かに図２ｆは図 ３のＡＡ’上の部分に対応する。 本発明に従う駆動トランジスタの設計は、画素を駆動するトランジスタの電極 に対応する物質６の指が、導体レベル１をエッチングするときに画成されるゲー トの境界を越えて広く延びるものである。これは、導体レベル１と導体レベル６ との間に起こりうるミスアラインメントに関わらない容量性の列／画素結合を維 持することを可能にする。 特定の実施例に従い、この方法で生成される板は、図４中に見うるように、” カッド”型の構造のカラーフィルターを含む背面電極と共に組み立てられる。” カッド”構造は、例えば奇数列がその色素が交互に赤（Ｒ）と緑（Ｇ）である画 素の連続からなり、偶数列が交互に緑（Ｇ）と青（Ｂ）であるマトリクスからな る。列が選択されるとき、この列のインピーダンスにより、それに沿って通過す るアドレスパルスは列の最初と終端の間で変形される。この理由のため、与えら れた列上、そして行上を伝えられるむらのないビデオ電圧に対し、列は最初でよ り暗く、終端でより明るいという結果を伴い、列の最初と終端間の電気−光学応 答における変化がある。例えば画面左の列と右の列の交互の選択による通常のア ドレッシングの場合、色素Ｒ Ｇ Ｒ Ｇを有する奇数列は右に向かって系統的 に暗くなり、そしてＧ Ｂ Ｇ Ｂ色素を有する偶数列は右に向 かって系統的に明るくなり、そのことから左に向かって青が目立ち右に向かって 赤が目立つ。このタイプの効果を抑えるために、本発明は、図４中に見うるよう に、画面の左と右に向かって交互に二つずつの列のアドレッシングを提案する。 このことにより、上述の効果は二つずつ平均され、画面からの通常の観測距離で はもはや見られない。 本発明は、アクティブマトリクスが所謂ボトムゲートトランジスタからなる全 ての液晶表示画面、そして特に直視システムに使用されるものに適合する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９７年６月２７日 【補正内容】 請求の範囲 １． それぞれボトムゲートタイプのトランジスタにより列と行との交差ネット ワークに接続され、ソースとドレインが行及び画素電極に接続される一方、列が トランジスタのゲートに接続されて、ピクチャエレメント若しくは画素を形成す る電極のモザイクからなるフラット画面用のアクティブマトリクスを製造する方 法であって、 −接点形成パターン（ｍ）と同じく画面の列及びトランジスタのゲート（９） を画成するために透明絶縁板（１）上で第一の導体レベル（２）を堆積しエッチ ングする段階と； −ゲート絶縁体（３）と、半導体物質（４）と、ソース及びドレインとのオー ム接触を形成するのに使用される層（５）とからなる三重層を順次堆積する段階 と； −トランジスタの位置及び列と行の間の交差を除いて何も残さないように、オ ーム接触層（５）と半導体物質の層（４）をエッチングする段階と； −パターン（ｍ）で開口部を画成するようにゲート絶縁層（３）をエッチング する段階と； −第二の導体レベル（６）を堆積し、トランジスタのソースとドレインのみな らずマトリクスの行を画成する目的でこのレベルをエッチングする段階と； −オーム接触層（５）を導体レベル（６）をマスクとして用いることによりエ ッチングする段階と； −絶縁体レベル（７）を堆積し、パターン（ｍ）で開口部を画成するようにこ のレベルをエッチングする段階と； −画素電極を画成するために透明導体レベル（８）を堆積してエッチングする 段階とよりなる方法。 ２． トランジスタを光から保護すると共に画面を形成する二つの電極間にスペ ーサを生成する目的で不透明な絶縁層（９）を堆積し、 エッチングすることからなる段階を更に含むことを特徴とする請求項１記載の方 法。 ３． 第一段階の間に、アドレスラインに平行な蓄積容量電極（ｃ）が導体レベ ルでエッチングされることを特徴とする請求項１又は２の何れか記載の方法。 ４． 該第一及び第二の導体レベルは、アルミニウム、クロム、チタン、モリブ デン、タングステン等の金属物質の一層又は二重層により生成されることを特徴 とする請求項１乃至３のうち何れか一項記載の方法。 ５． 該第一の導体レベルは第一の層としてチタン又はクロムを有する二重金属 層からなることを特徴とする請求項４記載の方法。 ６． 該第二の導体レベルはクロムにアルミニウムを加えた又はモリブデンにア ルミニウムを加えた二重金属層からなることを特徴とする請求項４記載の方法。 ７． 該ゲート絶縁体に使用される絶縁物質は窒化珪素又は酸化珪素から選択さ れることを特徴とする請求項１乃至６のうち何れか一項記載の方法。 ８． 半導体物質はドープされた又はドープされないアモルファスシリコン、及 び微結晶シリコンから選択されることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか 一項記載の方法。 ９． 透明導体レベルはインジウム チン オキサイド（ＩＴＯ）又は酸化すず から作られることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の方法。 １０． 画素電極を制御するトランジスタの電極に対応する導体物質（６）の層 のエッチングは、それが該ゲートの境界を越えて延びるよう指の形の形状を有す ることを特徴とする請求項１乃至９のうち何れか一項記載の方法。 １１． アクティブマトリクスは請求項１乃至１０記載のうちいずれか一項記載 の方法に従い生成されることを特徴とする、背面電極 を支持する第一の透明板と、アクティブマトリクス本体を支持する第二の透明板 とを有するタイプの液晶表示画面。 １２． 該背面電極は”カッド”型の構造で配置されたカラーフィルターを含む ことを特徴とする請求項１１記載の画面。 １３． マトリクスの列は右と左に向かって交互に二つずつアドレスされること を特徴とする請求項１２記載の液晶表示画面をアドレスする方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． それぞれボトムゲートタイプのトランジスタにより列と行との交差ネット ワークに接続され、ソースとドレインが行及び画素電極に接続される一方、列が トランジスタのゲートに接続されてピクチャエレメント若しくは画素を形成する 電極のモザイクからなるフラット画面用のアクティブマトリクスを組み立てる方 法であって、 −接点形成パターン（ｍ）と同じく画面の列及びトランジスタのゲート（９） を画成するために透明絶縁板（１）上で第一の導体レベル（２）を堆積しエッチ ングする段階と； −ゲート絶縁体（３）と、半導体物質（４）と、ソース及びドレインとのオー ム接触を形成するのに使用される層（５）とからなる三重層を引き続いて堆積す る段階と； −トランジスタの位置及び列と行の間の交差を除いて何も残さないように、オ ーム接触層（５）と半導体物質の層（４）をエッチングする段階と； −パターン（ｍ）で開口部を画成するようにゲート絶縁層（３）をエッチング する段階と； −第二の導体レベル（６）を堆積し、トランジスタのソースとドレインのみな らずマトリクスの行を画成する目的でこのレベルをエッチングする段階と； −オーム接触層（５）を導体レベル（６）をマスクとして用いることによりエ ッチングする段階と； −絶縁体レベル（７）を堆積し、パターン（ｍ）で開口部を画成するようにこ のレベルをエッチングする段階と； −画素電極を画成するために透明導体レベル（８）を堆積してエッチングする 段階とからなることを特徴とする方法。 ２． トランジスタを光から保護すると共に画面を形成する二つの電極間にスペ ーサを生成する目的で不透明な絶縁層（９）を堆積し、 エッチングすることからなる段階を更に含むことを特徴とする請求項１記載の方 法。 ３． 第一段階の間に、アドレスラインに平行な蓄積容量電極（ｃ）が導体レベ ルでエッチングされることを特徴とする請求項１又は２の何れか記載の方法。 ４． 該第一及び第二の導体レベルは、アルミニウム、クロム、チタン、モリブ デン、タングステン等の金属物質の一層又は二重層により生成されることを特徴 とする請求項１乃至３のうち何れか一項記載の方法。 ５． 該第一の導体レベルは第一の層としてチタン又はクロムを有する二重金属 層からなることを特徴とする請求項４記載の方法。 ６． 該第二の導体レベルはクロムにアルミニウムを加えた又はモリブデンにア ルミニウムを加えた二重金属層からなることを特徴とする請求項４記載の方法。 ７． 絶縁物質は窒化珪素又は酸化珪素から選択されることを特徴とする請求項 １乃至６のうち何れか一項記載の方法。 ８． 半導体物質はドープされた又はドープされないアモルファスシリコン、及 び微結晶シリコンから選択されることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか 一項記載の方法。 ９． 透明導体レベルはインジウム チン オキサイド（ＩＴＯ）又は酸化すず から作られることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項記載の方法。 １０． 画素電極を制御するトランジスタの電極に対応する導体物質（６）の指 は、それが該ゲートの境界を越えて延びるよう形状を有することを特徴とする請 求項１乃至９のうち何れか一項記載の方法。 １１． アクティブマトリクスは請求項１乃至１０記載のうちいずれか一項記載 の方法に従い生成されることを特徴とする、背面電極を支持する第一の透明板と 、アクティブマトリクス本体を支持する 第二の透明板とを有するタイプの液晶表示画面。 １２． 該背面電極は”カッド”型の構造で配置されたカラーフィルターを含む ことを特徴とする請求項１１記載の画面。 １３． マトリクスの列は右と左に向かって交互に二つずつアドレスされること を特徴とする請求項１２記載の液晶表示画面をアドレスする方法。