JP3786515B2 - Liquid crystal device, method for manufacturing the same, and electronic device - Google Patents

Liquid crystal device, method for manufacturing the same, and electronic device Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタ(以下、TFTと称す)駆動によるアクティブマトリクス駆動方式の液晶装置及びその製造方法、並びにこれを用いた電子機器の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の液晶装置においては、一対の基板間で画素電極及び対向電極上に各々所定方向にラビング処理が施された一対の配向膜が設けられており、これらの配向膜間に液晶が所定の配向状態で挟持されている。そして、動作時には、この液晶に両電極から電界が印加され、液晶の配向状態は変化され、液晶装置の画面表示領域内で表示が行われる。
【0003】
従って、この種の液晶装置においては、データ線、走査線、容量線などの配線を形成した領域と、これらのデータ線等が形成されていない領域(特に画像表示用の入射光が通過する開口領域等)とのTFTアレイ基板上の合計層厚の差による凹凸を、仮にそのまま液晶に接する面(配向膜)にまで残したとすると、その凹凸の程度に応じて液晶に配向不良(ディスクリネーション)が発生して、各画素の画像の劣化につながる。より具体的には、各開口領域が窪んだ凹凸面上に形成された配向膜に対してラビング処理を施したのでは、この凹凸に応じて配向膜表面に配向規制力のばらつきが生じ、この凹凸部で、液晶の配向不良が発生してコントラストが変化してしまう。即ち、液晶の配向不良が起こると、例えば、液晶電圧非印加時において白表示となるノーマリーホワイトモードであれば、配向不良の箇所で白抜け現象が起こり、コントラストが低下すると共に精細度も低下してしまう。このような事態を避けるべく、配向膜間の距離(液晶の層厚)を均等且つ所定値に保ち、配向膜に対するラビング処理を基板の全面に渡って均等且つ適切に施すためには、画面表示領域内に位置する画素部を平坦化することは重要である。
【0004】
他方、この種の液晶装置においては、各画素電極に画像信号を供給する際のデューティー比が小さくても、フリッカやクロストークが発生しないようにするために、各画素電極に所定容量を付与する蓄積容量を設けたりする。
【0005】
ここで、この種の液晶装置においては、画素開口率を上げて画面を明るくするという要請もあるため、このような蓄積容量を増加させるために、隣接画素の境界として対向基板に設けられる遮光層に対応する位置にある非透明なAl(アルミニウム)等からなるデータ線下やデータ線に沿った領域に、上述の如き蓄積容量が形成されたりする。より具体的には、例えば、データ線下の領域であれば、画素部におけるTFTを構成する半導体層からデータ線下に延設した半導体層を第1蓄積容量電極として形成し、ゲート絶縁膜と同じ膜からなる絶縁膜をこの第1蓄積容量電極上に形成し、更に走査線と同じ層の低抵抗ポリシリコン等からなり走査線に沿って配設される容量線をその絶縁膜上に延設して、第1蓄積容量電極と絶縁膜を介して対向する第2蓄積容量電極として形成する。或いは、走査線に沿った領域であれば、画素部におけるTFTを構成する半導体層から容量線下に延設した半導体層を第1蓄積容量電極として形成すると共に、ゲート絶縁膜と同じ膜からなる絶縁膜をこの第1蓄積容量電極上に形成する(この場合、第1蓄積容量電極と絶縁膜を介して対向する容量線の部分が第2蓄積容量電極として機能する)。
【0006】
このような蓄積容量を十分にとることで高精細な画像表示が可能とされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のように蓄積容量をデータ線下の領域や走査線に沿った領域に作り込むと、この部分の層厚が増加して画素部に比較的大きな段差ができてしまう。例えば、データ線下の領域に蓄積容量を作り込むと、蓄積容量の厚み(第1蓄積容量電極、絶縁膜及び第2蓄積容量電極の合計の厚み)とデータ線の厚みだけ、これらが存在しない画素部よりも高くなることになり、その段差は約10000ナにもなる。このような段差があると、ラビング処理が、当該段差部分で適切に施されなくなる。この結果、データ線に沿って前述のような液晶の配向不良が起こり、コントラストや精細度が低下したりする問題点が生じる。
【0008】
逆に、このように蓄積容量を作り込んだことにより段差の増した表面を前述のように平坦化すると、製造効率やコストが悪化してしまう。特に、前述のようにデータ線下の領域に蓄積容量を形成した後に画素部の平坦化を行おうとすると、第1及び第2蓄積容量電極や容量形成用絶縁膜や該配線に付随して必要となる層間絶縁膜まで重ねたデータ線部分の合計層厚が増すため、平坦化工程に対する負担が増加して、製造効率やコストが非常に悪化してしまうという問題点がある。
【0009】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、蓄積容量が大きく且つ画質劣化につながるような液晶の配向不良が極力低減された液晶装置及びその製造方法並びに当該液晶装置を備えた電子機器を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶装置は、上記課題を解決するために、一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜とを備えており、前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間に遮光膜が設けられ、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成されていることを特徴とする。
【0011】
本発明によれば、第1蓄積容量電極部は、薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に少なくともデータ線下に各々延設されている。第2蓄積容量電極部は、少なくともデータ線下において第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置されている。このように本発明によれば、入射光が透過しないため開口領域としては使用不可能なデータ線下のスペースは、画素電極に対し容量を付与するためのスペースとして有効に使用されている。
【0016】
他方、第1層間絶縁膜は、一方の基板及び第1蓄積容量電極部の間に配置されており、第2層間絶縁膜は、第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されており、第3層間絶縁膜は、データ線及び画素電極の間に配置されている。ここで一般に、データ線が配線される領域は、開口領域内に位置する画素部と比較すると、半導体層と同一材料からなる第1蓄積容量電極部、絶縁膜、走査線と同じポリシリコン層等からなる容量線の第2蓄積容量電極部、Al膜等からなるデータ線が積層されている分だけ段差ができる。しかも、この段差は、液晶装置の構造上、開口領域内に位置する画素部と比較して最も大きい段差である。しかるに、本発明によれば、第1、第2及び第3層間絶縁膜のうち少なくとも一つの絶縁膜は、容量線のうち少なくともデータ線下にある第2蓄積容量電極部に対向する領域が、他の領域と比べて凹状に窪んで形成されている。従って、データ線の上方に位置する第3層間絶縁膜の上面或いはこの上に形成される画素電極面は、この窪みに応じて平坦化される。例えば、第1蓄積容量電極部、容量形成用絶縁膜、第2蓄積容量電極部及びデータ線の合計層厚に等しい深さだけ凹状に窪めれば、第3層間絶縁膜の上面或いはこの上に形成される画素電極面は、ほぼ完全に平坦化される。
【0017】
以上のように従来は、段差によりラビング処理が適切に施せなかったことに起因して、或いは段差による基板間距離の狂いに直接起因して液晶の配向不良は、この開口領域のデータ線に沿った部分で最も起き易かったが、本発明によれば、この部分における配向不良を平坦化により低減できる。さらに、本発明によれば、第1蓄積容量電極部に対向して遮光膜からなる第3蓄積容量電極部も形成されていることから、蓄積容量の更なる増大が図られる。
【0020】
本発明の液晶装置は前記画素電極上に配置されており、隣接して並べられた一対の走査線及び容量線に対して前記走査線の側から前記容量線の側に向う前記データ線に沿った方向でラビング処理された配向膜と、前記一対の走査線及び容量線を前記走査線に沿った一本の帯部でまとめて覆う遮光層とを更に備えたことを特徴とする。
【0021】
この発明によれば、TFTアレイ基板において配向膜は、画素電極上に配置されており、隣接して並べられた一対の走査線及び容量線に対して走査線の側から容量線の側に向うデータ線に沿った方向でラビング処理されている。ここで一般に、ラビング方向に面が高くなる段差に対してはラビング処理は比較的良好に行われ、ラビング方向に面が低くなる段差に対してはラビング処理は良好に行うことが困難であることが本発明者による研究の結果判明している。そこで、本発明のように、平坦化を施していない走査線の側から平坦化を施した容量線の側に向けた方向でラビング処理を行うようにすれば、ラビング方向の上流に位置する画素側の走査線の一方の縁における段差は、ラビング方向に面が高くなる段差となるのでラビング処理が良好に行われる。他方、容量線に隣接する側の走査線の他方の縁における段差は、ラビング方向に面が低くなる段差となるのでラビング処理が良好に行われない。しかしながら、この部分とラビング方向の下流に位置する画素との間には容量線の上方に位置する平坦化された面があると共に、遮光層の一本の帯部により、まとめて覆われているので開口領域から遠く離れている。このため、走査線の他方の縁に対応してラビング処理が良好に行われなくても、これによる液晶の配向不良が画像に影響することは殆ど又は全く無い。仮に、ラビング処理の方向を反対にしてしまうと、ラビング方向に面が低くなる段差が、容量線から遠い方の走査線の縁に現われてしまい、これによる液晶の配向不良が画像に影響を及ぼしてしまうか或いは、このような部分を更に遮光層で覆うことにより開口領域を狭めねばならない。
【0022】
更に、TFTアレイ基板のラビング方向をデータ線に沿うようにした場合、直流駆動により液晶を劣化させないため及び表示画像のフリッカを防止するために走査線毎に液晶を駆動する電圧極性を反転させる走査線反転駆動方式(1H反転駆動方式)が一般化しつつあるが、この走査線反転駆動方式によれば、データ線の方向の段差である、走査線付近における画素部の段差により液晶の配向不良(ディスクリネーション)が起き易いことが、本発明者による研究の結果判明している。そこで、本発明のように、データ線の方向の段差が、一対の走査線及び容量線の縁ではなく、該一対の走査線と容量線との間にくるように構成すれば、上述の走査線反転駆動方式を採用した際に、液晶の配向不良が画素境界領域の中央付近で起きるように、即ち、各画素開口領域から離れた領域で起きるように出来る。この結果、本発明は、走査線反転駆動方式を用いる際には高コントラスト化と高精細化を図る上で、大変有利である。
【0029】
本発明の液晶装置において、前記第1層間絶縁膜を前記一方の基板が兼ねており、前記第2及び第3層間絶縁膜のうち少なくとも一方は、前記容量線のうち少なくとも前記データ線下にある前記第2蓄積容量電極部に対向する領域が凹状に窪んで形成されたことを特徴とする。
【0030】
この発明によれば、一方の基板が第1層間絶縁膜を兼ねている。即ち、一方の基板がTFTの下地膜としても機能し、第1層間絶縁膜は省略される。しかるに、本発明によれば、第2及び第3層間絶縁膜のうち少なくとも一方は、容量線のうち少なくともデータ線下にある第2蓄積容量電極部に対向する領域が凹状に窪んで形成されているので、上述の本発明と同様に第3層間絶縁膜の上面や画素電極面の平坦化が図られる。
【0031】
本発明は、前記基板と前記第1層間絶縁膜との間において、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置に設けられた遮光膜を更に備えたことを特徴とする。
【0032】
この発明によれば、遮光膜は、複数のTFTの少なくともチャネル形成用領域を一方の基板の側から見て各々重なる位置において一方の基板に設けられている。従って、一方の基板の側からの戻り光等が当該チャネル形成用領域に入射する事態を未然に防ぐことができ、光電流の発生によりTFTの特性が劣化することはない。そして、遮光膜は、一方の基板と第1層間絶縁膜との間に設けられている。従って、遮光膜からTFT等を電気的絶縁し得ると共に遮光膜がTFT等を汚染する事態を未然に防げる。
【0033】
本発明は、前記遮光膜は、前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線と平行な部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記第3蓄積容量電極部と前記第1蓄積容量電極部との間の領域が前記凹状に窪んで形成されたことを特徴とする。
【0034】
この発明によれば、遮光膜は、第1蓄積容量電極部のデータ線下の部分及び走査線と平行な部分のうち少なくとも一方と第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでいる。従って、容量形成用絶縁膜を介して対向配置された第1蓄積容量電極部と第2蓄積容量電極部とで形成される容量に加えて、第1層間絶縁膜を介して対向配置された第1蓄積容量電極部と第3蓄積容量電極部とで形成される容量も、蓄積容量として画素電極に付与される。ここで一般に、容量形成用に間に介在する絶縁膜の膜厚が厚いほど形成される容量は小さく、薄いほど形成される容量は大きくなる。しかるに、本発明によれば、第1層間絶縁膜は、第3蓄積容量電極部と第1蓄積容量電極部との間の領域が凹状に窪んで形成されているため、容量形成用に間に介在する絶縁膜の膜厚を凹状の窪みの深さに応じて薄くすることが出来る。この結果、第1及び第3蓄積容量電極部の表面積を増やすことなく容量を効率的に増やすことが出来る。
【0039】
本発明は、前記遮光膜は定電位源に接続されてなり、前記第1層間絶縁膜は、前記遮光膜と前記定電位源とが接続される位置において、前記凹状に窪んで形成されると共に開孔されたことを特徴とする。
【0040】
この本発明によれば、第1層間絶縁膜は、遮光膜と定電位源とが接続される位置において凹状に窪んで形成されているので、その製造プロセスにおいて、当該第1層間絶縁膜形成後に、この凹状に窪んだ部分の深さに応じて、この位置を開孔する工程が容易となる。
【0045】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けれた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜と、前記基板と前記第1層間絶縁膜との間において、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置に設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、前記凹状に窪んだ部分の側壁をウエットエッチングでテーパ状に形成する工程を含むことを特徴とする。
【0046】
この発明によれば、ウエットエッチング工程により、凹状に窪んだ部分の側壁は、テーパ状に形成される。このように凹状に窪んだ部分の側壁をテーパ状に形成しておけば、凹状に窪んだ部分内に後工程で形成される、例えば、ポリシリコン膜等が残ることがない。このため、この部分を確実に平坦化できる。また、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【0047】
本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜と、前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間に設けられた遮光膜と、前記遮光膜の前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部とを備え、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、前記走査線及び容量線を一対にして隣接して並べるように前記第1層間絶縁膜上に形成する工程と、前記画素電極上及び前記画素電極が形成されていない前記第3層間絶縁膜の部分上に配向膜を形成する工程と、該配向膜を、前記一対の走査線及び容量線に対して前記走査線の側から前記容量線の側に向う前記データ線に沿った方向でラビング処理する工程とを備えたことを特徴とする。
【0048】
この発明によれば、一対の走査線及び容量線一対にして隣接して並べるように第1層間絶縁膜上に形成される。次に、画素電極上及び画素電極が形成されていない第3層間絶縁膜の部分上に、配向膜を形成される。そして次に、該配向膜は、一対の走査線及び容量線に対して走査線の側から容量線の側に向うデータ線に沿った方向で、ラビング処理される。従って前述のように、ラビング方向の上流に位置する走査線のラビング処理が良好に行われない縁は開口領域から離れているので、この縁付近における液晶の配向不良が画像に影響することは殆ど又は全く無い。特に前述のように走査線反転駆動方式を用いる際には高コントラスト化と高精細化を図る上で、大変有利である。
【0049】
また、本発明の液晶装置の製造方法は、一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜とを備え、前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間において、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置に設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、前記一方の基板上の所定領域に前記遮光膜を形成する工程と、前記接続される位置に対応する部分が前記凹状に窪むように前記一方の基板及び遮光膜上に前記第1層間絶縁膜を形成する工程と、前記第1層間絶縁膜上に前記薄膜トランジスタを形成する工程と、前記薄膜トランジスタ及び第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、前記遮光膜と前記定電位源からの配線とを接続するためのコンタクトホールとして、前記接続される位置において前記遮光膜に至るまで前記第2及び第1層間絶縁膜を開孔すると同時に、前記薄膜トランジスタと前記データ線とを接続するためのコンタクトホールとして、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層のソース領域に対向する位置において前記半導体層に至るまで前記第2及び第1層間絶縁膜を開孔する工程とを備えたことを特徴とする。
【0050】
この発明によれば、一方の基板上の所定領域に遮光膜が形成され、遮光膜と定電位源とが接続される位置に対応する部分が凹状に窪むように一方の基板及びこの遮光膜上に第1層間絶縁膜が形成される。その後、TFTが第1層間絶縁膜上に形成され、更にTFT及び第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜が形成される。この第2層間絶縁膜は、TFT、データ線、走査線、容量線等の電気絶縁用に設けられるものである。ここで、遮光膜と定電位源からの配線とを接続するためのコンタクトホールとして、遮光膜に至るまで第2及び第1層間絶縁膜が開孔され、同時に、TFTとデータ線とを接続するためのコンタクトホールとして、半導体層に至るまで第2層間絶縁膜が開孔される。従って、これら2種類のコンタクトホールを一括して開孔できる。
【0051】
本発明の電子機器は、上記に記載の液晶装置を備えたことを特徴とする。
【0052】
この発明によれば、電子機器は、上述した本願発明の液晶装置を備えており、平坦化された画素電極により液晶の配向不良の少ない液晶装置により高品位の画像表示が可能となる。
【0053】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにする。
【0054】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0055】
(液晶装置の第1の実施の形態)
本発明による液晶装置の第1の実施の形態の構成及び動作について図1から図8に基づいて説明する。図1は、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたTFTアレイ基板の開口領域内の画素部の平面図である。図2は、遮光膜と定電位線との接続部分の平面図である。図3は、図1のA−A’断面を対向基板等と共に示す液晶装置の断面図である。図4は、図1のB−B’断面図であり、図5は、図1のC−C’断面図である。また図6は、図2のD−D’断面図である。尚、図3から図6においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。
【0056】
図1において、液晶装置のTFTアレイ基板上には、マトリクス状に複数の透明な画素電極9a(点線部9a’により輪郭が示されている)が設けられており、画素電極9aの縦横の境界に各々沿ってデータ線6a(ソース電極)、走査線3a(ゲート電極)及び容量線3bが設けられている。データ線6aは、コンタクトホール5aを介してポリシリコン膜からなる半導体層1aのうち後述のソース領域に電気的接続されており、画素電極9aは、コンタクトホール8を介して半導体層1aのうち後述のドレイン領域に電気的接続されている。また、半導体層1aのうち後述のチャネル形成用領域1a’(図中右下りの斜線の領域)に対向するように走査線3a(ゲート電極)が配置されている。そして、図中右上がりの斜線で示した領域に画素部における遮光膜11aが設けられている。即ち遮光膜11aは、画素部において、半導体層1aのチャネル形成用領域1a’を含むTFT、データ線6a、走査線3a及び容量線3bをTFTアレイ基板の側から見て各々重なる位置に設けられている。
【0057】
図1において特に、データ線6a
下に形成された容量線3bを含む太線で囲まれた領域においては、後述の第1層間絶縁膜が凹状に窪んで形成されており、それ以外の画素電極9a及び走査線3aにほぼ対応する領域においては、当該第1層間絶縁膜が相対的に凸状に(平面状に)形成されている。また、TFTアレイ基板10のラビング方向を図1の矢印の方向で行うようにすれば、本実施の形態は特に効果を発揮する。
【0058】
従って、従来は、データ線が形成される最も配向膜の形成面が高くなる段差により、ラビング処理が適切に施せなかったことに起因して、或いはこのような段差による基板間距離の狂いに直接起因して液晶の配向不良は、この開口領域のデータ線に沿った部分で最も起き易かったが、本実施の形態によれば、この部分における配向不良を平坦化により低減できる。
【0059】
図2において液晶装置のTFTアレイ基板上には、データ線6aと同じAl等の導電層から形成された定電位線6bが設けられており、コンタクトホール5bを介して非画素部における遮光膜(遮光配線)11bと接続されている。図2において特に、コンタクトホール5bを含む太線で囲まれた領域5Cにおいては、後述の第1層間絶縁膜が凹状に窪んで形成されており、それ以外の領域においては、当該第1層間絶縁膜が相対的に凸状に(平面状に)形成されている。
【0060】
図3から図6に示すように、液晶装置100は、透明な一方の基板の一例を構成するTFTアレイ基板10と、これに対向配置される透明な他方の基板の一例を構成する対向基板20とを備えている。TFTアレイ基板10は、例えば石英基板からなり、対向基板20は、例えばガラス基板や石英基板からなる。TFTアレイ基板10には、画素電極9aが設けられており、その上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜19が設けられている。画素電極9aは例えば、ITO膜(インジウム・ティン・オキサイド膜)などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜19は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【0061】
他方、対向基板20には、その全面に渡って対向電極(共通電極)21が設けられており、その下側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜22が設けられている。対向電極21は例えば、ITO膜などの透明導電性薄膜からなる。また配向膜22は、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【0062】
TFTアレイ基板10には、図3に示すように、各画素電極9aに隣接する位置に、各画素電極9aをスイッチング制御する画素スイッチング用TFT30が設けられている。
【0063】
対向基板20には、更に図3に示すように、各画素の開口領域以外の領域に遮光層23が設けられている。このため、対向基板20の側から入射光が画素スイッチング用TFT30の半導体層1aのチャネル形成用領域1a’やLDD(Lightly Doped Drain)領域1b及び1cに侵入することはない。更に、遮光層23は、コントラストの向上、色材の混色防止などの機能を有する。
【0064】
このように構成され、画素電極9aと対向電極21とが対面するように配置されたTFTアレイ基板10と対向基板20との間には、後述のシール材52(図13及び図14参照)により囲まれた空間に液晶が封入され、液晶層50が形成される。液晶層50は、画素電極9aからの電界が印加されていない状態で配向膜19及び22により所定の配向状態を採る。液晶層50は、例えば一種又は数種類のネマティック液晶を混合した液晶からなる。シール材52は、二つの基板10及び20をそれらの周辺で貼り合わせるための、例えば光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂からなる接着剤であり、両基板間の距離を所定値とするためのグラスファイバー或いはガラスビーズ等のスペーサが混入されている。
【0065】
図3に示すように、画素スイッチング用TFT30に各々対向する位置においてTFTアレイ基板10と各画素スイッチング用TFT30との間には、遮光膜11aが各々設けられている。遮光膜11aは、好ましくは不透明な高融点金属であるTi、Cr、W、Ta、Mo及びPdのうちの少なくとも一つを含む、金属単体、合金、金属シリサイド等から構成される。このような材料から構成すれば、TFTアレイ基板10上の遮光膜11aの形成工程の後に行われる画素スイッチング用TFT30の形成工程における高温処理により、遮光膜11aが破壊されたり溶融しないようにできる。遮光膜11aが形成されているので、TFTアレイ基板10の側からの戻り光等が画素スイッチング用TFT30のチャネル形成用領域1a’やLDD領域1b、1cに入射する事態を未然に防ぐことができ、光電流の発生により画素スイッチング用TFT30の特性が劣化することはない。
【0066】
更に、遮光膜11aと複数の画素スイッチング用TFT30との間には、単層又は多層からなる第1層間絶縁膜12’が設けられている。第1層間絶縁膜12’は、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aを遮光膜11aから電気的絶縁するために設けられるものである。更に、第1層間絶縁膜12’は、TFTアレイ基板10の全面に形成されることにより、画素スイッチング用TFT30のための下地膜としての機能をも有する。即ち、TFTアレイ基板10の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等で画素スイッチング用TFT30の特性の劣化を防止する機能を有する。
【0067】
ここで特に図4及び図5に示すように、第1層間絶縁膜12’は、TFTアレイ基板10上の容量線3bが形成されている領域が、他の領域と比べて凹状に窪んで形成されている。後述のように、第1層間絶縁膜12’は、単層部分と2層部分とから構成しても良いし、単層のみから構成してもよい。
【0068】
このような第1層間絶縁膜12’は、例えば、NSG(ノンドープトシリケートガラス)、PSG(リンシリケートガラス)、BSG(ボロンシリケートガラス)、BPSG(ボロンリンシリケートガラス)などの高絶縁性ガラス又は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜等からなる。
【0069】
以上の如く構成された第1層間絶縁膜12’により、遮光膜11aから画素スイッチング用TFT30等を電気的絶縁し得ると共に遮光膜11aが画素スイッチング用TFT30等を汚染する事態を未然に防げる。ここで特に、第1層間絶縁膜12’は、データ線6a
下に容量線(第2蓄積容量電極)3bが形成された領域において凹状に窪んで形成されると共に(図4参照)、走査線3aに沿って容量線3bが形成された領域において凹状に窪んで形成される(図5参照)ので、従来のように第1層間絶縁膜を平らに形成してその上に容量線3bを形成する場合と比較すると、凹状に窪んだ部分の深さに応じて、この容量線3bが形成された領域と形成されていない領域との合計層厚の差が減少し、画素部における平坦化が促進される。
【0070】
例えば、図4において、第1層間絶縁膜12’上の遮光膜(第3蓄積容量電極)11a、半導体層1aのドレイン領域1eから延設された第1蓄積容量電極1f、容量形成用絶縁膜(ゲート絶縁膜)2、容量線3b及びデータ線6aの合計層厚に等しくなるように凹状に窪んだ部分の深さを設定すれば、第3層間絶縁膜7の上面は、平坦となるので、その後の平坦化処理を省略できる。或いは、多少なりとも凹状に窪めれば、その後の平坦化処理の負担を軽減できる。同様に、図5において、第1層間絶縁膜12’上の遮光膜11a、半導体層1aのドレイン領域1eから延設された第1蓄積容量電極1f、容量形成用絶縁膜2、容量線3b及びデータ線6aの合計層厚に等しくなるように凹状に窪んだ部分の深さを設定すれば、第3層間絶縁膜7の上面は、ほぼ平坦となる(データ線6aの分だけ画素部よりも低くなる)。但し、図4及び図5において、第1層間絶縁膜12’は、遮光膜11a、第1蓄積容量電極1f、容量形成用絶縁膜2及び容量線3bの合計層厚に対応した深さで凹状に窪んで形成されてもよい。このように第1層間絶縁膜12’を構成すれば、図5において、第3層間絶縁膜7の上面は、平坦となり、図4において、ほぼ平坦となる(データ線6aの分だけ画素部よりも高くなる)。
【0071】
また、本実施の形態では特に図5に示すように、TFTアレイ基板10上に形成された画素電極9a上の配向膜に対するラビング方向は、隣接して並べられた一対の走査線3a及び容量線3bに対して走査線3aの側から容量線3bの側に向うデータ線6aに沿った方向とされている。ここで一般に回転ラビング法を用いる場合、ラビング方向に面が高くなる段差に対してはラビング処理は比較的良好に行われ、ラビング方向に面が低くなる段差に対してはラビング処理は良好に行うことが困難であることが本発明者による研究の結果判明している。そこで、本実施の形態のように、平坦化を施していない走査線3aの側から平坦化を施した容量線3bの側に向けた方向でラビング処理を行うようにすれば、ラビング方向の上流に位置する画素側の走査線3aの一方の縁における段差S1は、ラビング方向に面が高くなる段差となるので配向規制力が強くラビング処理が良好に行われる。他方、容量線3bに隣接する側の走査線3aの他方の縁における段差S2は、ラビング方向に面が低くなる段差となるので配向規制力が弱くラビング処理が良好に行われない。しかしながら、この段差S2とラビング方向の下流に位置する画素との間には容量線3bの上方に位置する平坦化された面(小さい段差S3)があると共に、遮光層23の一本の帯部により、これら一対の走査線3a及び容量線3bは、まとめて覆われているので、段差S2は、開口領域から遠く離れている。このため、段差S2においてラビング処理が良好に行われなくても、これによる液晶の配向不良が画像に影響することは殆ど又は全く無い。仮に、ラビング処理の方向を反対にしてしまうと、ラビング方向に面が低くなる段差S1による液晶の配向不良が画像に影響を及ぼしてしまうか或いは、このような部分を更に遮光層23で覆うことにより開口領域を狭めねばならない。従って、そのような場合は、図5において、容量線3bを走査線3aに対して反対側に設けるようにすればよい。
【0072】
更に、このようにラビング処理を施すので、本実施の形態は、特にデータ線に沿ってラビングする場合には、直流駆動により液晶の劣化を生じさせないため及び表示画像のフリッカを防止するために走査線毎に液晶の両端に印加する電圧の極性を反転させる走査線反転駆動方式(1H反転駆動方式)を用いると有利である。即ち、一般に液晶の配向不良(ディスクリネーション)は、データ線の方向の段差である、走査線付近における画素部の段差により起き易い。
【0073】
ここで、このような液晶の配向不良の一例として、TN液晶における横電界の影響によるディスクリネーションを各種駆動方式について図7を参照して説明する。図7は、上から順にDOT(画素)反転駆動方式、1H(行)反転駆動方式、1S(列)反転駆動方式及び1V(フレーム)反転駆動方式について、3本の走査線及び3本のデータ線に囲まれた4つの画素開口領域におけるディスクリネーションの様子を示しており、特に左列は左回りのTN液晶について右列は右回りのTN液晶についてのディスクリネーションの様子を対向基板側から見た液晶装置の表示で示している。尚、図7では、横電界によりディスクリネーションが発生する領域が左下がりの斜線部で示されており、これに加えて、データ線の段差により配向不良が発生する領域が右下がりの斜線部で示されている。また、この例では、TFTアレイ基板上の配向膜に対するラビング方向が図中下から上への方向であるとする。
【0074】
図7に示すように、左回り右回りを問わずに、データ線の左右に沿った細い領域において、データ線の段差による液晶の配向不良が発生している。そして、DOT反転駆動方式の場合には(図中、最上段参照)、左回り液晶では各走査線の上側及び各データ線の右側で横電界によるディスクリネーションが発生しており、右回り液晶では各走査線の上側及び各データ線の左側で横電界によるディスクリネーションが発生している。他方、1S反転駆動方式(液晶の両端に印加する電圧の極性をデータ線単位で反転する方式)の場合には(図中、上から3段目参照)、左回り液晶では各データ線の右側で横電界によるディスクリネーションが僅かに発生しており、右回り液晶では各データ線の左側で横電界によるディスクリネーションが僅かに発生している。そして、1V反転駆動方式(液晶の両端に印加する電圧の極性をフレームまたは垂直走査期間毎に反転する方式)の場合には(図中、最下段参照)、横電界によるディスクリネーションは走査線の上下において殆ど発生していない。
【0075】
これに対して1H反転駆動方式の場合には(図中、上から2段目参照)、右回り左回りを問わずに、各走査線の上側で横電界によるディスクリネーションが発生している。従って、図7に示したように、TFTアレイ基板上の配向膜のラビング方向を下から上の方向にして、横電界によるディスクリネーションが発生する走査線の上側の領域に容量線を並べて設けると共に走査線の段差がこれら容量線と走査線との間に位置するように構成すれば、横電界によるディスクリネーションは、この容量線と走査線との間において主に発生することとなり、その画素開口領域に対する悪影響が低減されることになる。更に図7から、データ線部分を平坦化することにより、どの反転駆動方式においてもデータ線に沿って現われる液晶の配向不良を低減できることが分かる。
【0076】
そこで、本実施の形態では、データ線6aの方向の段差が、一対の走査線3a及び容量線3bの縁ではなく、該一対の走査線3aと容量線3bとの間にくるように構成されている。従って、走査線反転駆動方式(1H反転駆動方式)を採用した際に、液晶の配向不良が、遮光層23で覆われた画素境界領域の中央付近で、即ち各画素開口領域から離れた領域で起きることになる。この結果、本実施の形態によれば、走査線反転駆動方式を用いた際に、電圧極性反転に伴って起きる走査線3aに沿った液晶の配向不良が表示画像に及ぼす影響を低減でき、高コントラスト化と高精細化を図れる。
【0077】
以上のように、遮光膜11aを設けることにより必要となる第1層間絶縁膜12’の所定領域が凹状に窪んで形成されているので、本実施の形態によれば、前述した従来の、平坦化膜のスピンコート等による塗布による平坦化された絶縁膜の形成等の工程を、省略又は簡略化できる。
【0078】
本実施の形態では図1及び図4に示すように、半導体層1aの高濃度ドレイン領域1eは、データ線6aに沿って延設されて第1蓄積容量電極(半導体層)1fとされている。従って先ず、この第1蓄積容量電極(半導体層)1fと容量線(第2蓄積容量電極)3bとの間で、容量形成用絶縁膜2を介して蓄積容量が形成される。これに加えて、遮光膜11aは、このデータ線6a
下に延設された第1蓄積容量電極(半導体層)1fの下にも設けられているので、これら第1蓄積容量電極(半導体層)1fと遮光膜11aの間でも、第1層間絶縁膜12’を介して容量が形成される。
【0079】
他方で、図1及び図5に示すように、半導体層1aの高濃度ドレイン領域1eは、走査線3aに平行に延設されて第1蓄積容量電極(半導体層)1fとされている。従って先ず、この第1蓄積容量電極(半導体層)1fと容量線(第2蓄積容量電極)3bとの間で、容量形成用絶縁膜2を介して蓄積容量が形成される。これに加えて、遮光膜11aは、この第1蓄積容量電極(半導体層)1fの下にも設けられているので、これら第1蓄積容量電極(半導体層)1fと遮光膜(第3蓄積容量電極)11aとの間で、第1層間絶縁膜12’を介して容量が形成される。
【0080】
これらの結果、データ線6a
下の領域及びデータ線に平行な領域という開口領域を外れたスペースを有効に利用して、画素電極9aの蓄積容量を増やすことが出来る。
【0081】
そして本実施の形態では図1、図4及び図5に示すように、第1層間絶縁膜12’は、これらの容量が作り込まれる領域において凹状に窪んで形成されているので平坦化が図られており、更に、この容量形成用絶縁膜としての第1層間絶縁膜12’の凹状に窪んだ領域における層厚は非常に薄く(例えば、1000〜5000Å程度に)構成されているので、容量線3bの表面積を増やすことなく、当該第1層間絶縁膜12’を介して対向配置された遮光膜11aと第1蓄積容量電極1fとの間における容量を増やすことが出来る。このように、画素開口領域を狭めないように且つ画素部の平坦性を害さないように、蓄積容量を増加させることができるので本実施の形態は大変有利である。
【0082】
本実施の形態では図2及び図6に示すように、遮光配線部の遮光膜11b(及びこれに接続された画素部における遮光膜11a)は定電位線6bに電気的接続されているので、遮光膜11aは定電位とされる。従って、遮光膜11aに対向配置される画素スイッチング用TFT30に対し遮光膜11aの電位変動が悪影響を及ぼすことはない。この場合、定電位線6bの定電位としては、接地電位に等しくてもよいし、対向電極21の電位に等しくてもよい。また、定電位線6bは、液晶装置100を駆動するための周辺回路の負電源、正電源等の定電位源に接続されてもよい。
【0083】
尚、本実施の形態では、画素スイッチング用TFT30に対向する領域や走査線3aに対向する領域においては、第1層間絶縁膜12’は凹状に窪められていない。このため、第1層間絶縁膜12’を凹状に窪んだ領域において非常に薄くしても、凹状に窪んでいない領域における膜厚を十分な値に設定すれば、画素スイッチング用TFT30のチャネル形成用領域1a’に遮光膜11bの電位が悪影響を及ぼしたり、走査線3aと遮光膜11bとの間で、寄生容量がつくような不具合はない。即ち、本実施の形態の如き構成を採れば、第1層間絶縁膜12’の凹状に窪んだ領域における膜厚を蓄積容量増加のために、非常に薄く形成しても、画素スイッチング用TFT30や走査線3aに対して悪影響を及ぼさないので、大変有利である。
【0084】
更に図2及び図6に示すように、第1層間絶縁膜12’は、遮光膜11bと定電位線6bとが接続される位置において、凹状に窪んで形成されているので、後述のように第1層間絶縁膜12’形成後にコンタクトホール5bをエッチングにより開孔する工程が、この凹状に窪んだ部分の深さに応じて容易となり、コンタクトホール5aと5bとを一括して開孔できる。従って、コンタクトホール5bを開孔するためだけのフォトリソグラフィ工程及びエッチング工程が削減できるため、工程数を増加させることがなく歩留まりの低下を招かない。
【0085】
再び、図3において、画素スイッチング用TFT30は、LDD(Lightly Doped Drain)構造を有しており、走査線3a(ゲート電極)、走査線3aからの電界によりチャネルが形成される半導体層1aのチャネル形成用領域1a’、走査線3aと半導体層1aとを絶縁するゲート絶縁膜2、半導体層1aの低濃度ソース領域(ソース側LDD領域)1b、データ線6a(ソース電極)、半導体層1aの低濃度ドレイン領域(ドレイン側LDD領域)1c、半導体層1aの高濃度ソース領域1e及びポリシリコン層1の高濃度ドレイン領域1eを備えている。高濃度ドレイン領域1eには、複数の画素電極9aのうちの対応する一つが接続されている。ソース領域1b及び1d並びにドレイン領域1c及び1eは後述のように、半導体層1aに対し、n型又はp型のチャネルを形成するかに応じて所定濃度のn型用又はp型用のドーパントをドープすることにより形成されている。n型チャネルのTFTは、動作速度が速いという利点があり、画素のスイッチング素子である画素スイッチング用TFT30として用いられることが多い。本実施の形態では特にデータ線6a(ソース電極)は、Al等の金属膜や金属シリサイド等の合金膜などの遮光性の薄膜から構成されている。また、走査線3a(ゲート電極)、ゲート絶縁膜2及び第1層間絶縁膜12’の上には、高濃度ソース領域1dへ通じるコンタクトホール5a及び高濃度ドレイン領域1eへ通じるコンタクトホール8が各々形成された第2層間絶縁膜4が形成されている。このソース領域1bへのコンタクトホール5aを介して、データ線6a(ソース電極)は高濃度ソース領域1dに電気的接続されている。更に、データ線6a(ソース電極)及び第2層間絶縁膜4の上には、高濃度ドレイン領域1eへのコンタクトホール8が形成された第3層間絶縁膜7が形成されている。この高濃度ドレイン領域1eへのコンタクトホール8を介して、画素電極9aは高濃度ドレイン領域1eに電気的接続されている。前述の画素電極9aは、このように構成された第3層間絶縁膜7の上面に設けられている。
【0086】
画素スイッチング用TFT30は、好ましくは上述のようにLDD構造を持つが、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cに不純物イオンの打ち込みを行わないオフセット構造を持ってよいし、ゲート電極3aをマスクとして高濃度で不純物イオンを打ち込み、自己整合的に高濃度ソース及びドレイン領域を形成するセルフアライン型のTFTであってもよい。
【0087】
また本実施の形態では、画素スイッチング用TFT30のゲート電極(データ線3a)をソース−ドレイン領域1b及び1e間に1個のみ配置したシングルゲート構造としたが、これらの間に2個以上のゲート電極を配置してもよい。この際、各々のゲート電極には同一の信号が印加されるようにする。このようにデュアルゲート(ダブルゲート)以上でTFTを構成すれば、チャネルとソース−ドレイン領域接合部のリーク電流を防止でき、オフ時の電流を低減することができる。これらのゲート電極の少なくとも1個をLDD構造或いはオフセット構造にすれば、更にオフ電流を低減でき、安定したスイッチング素子を得ることができる。
【0088】
ここで、一般には、半導体層1aのチャネル形成用領域1a’、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c等のポリシリコン層は、光が入射するとポリシリコンが有する光電変換効果により光電流が発生してしまい画素スイッチング用TFT30のトランジスタ特性が劣化するが、本実施の形態では、走査線3a(ゲート電極)を上側から覆うようにデータ線6a(ソース電極)がAl等の遮光性の金属薄膜から形成されているので、少なくとも半導体層1aのチャネル形成用領域1a’及びLDD領域1b、1cへの入射光(即ち、図3で上側からの光)の入射を効果的に防ぐことが出来る。また、前述のように、画素スイッチング用TFT30の下側には、遮光膜11aが設けられているので、少なくとも半導体層1aのチャネル形成用領域1a’及びLDD領域1b、1cへの戻り光(即ち、図3で下側からの光)の入射を効果的に防ぐことが出来る。
【0089】
尚、図6において、第1層間絶縁膜12’は、2つの絶縁膜12及び13から構成されている。このような構成については、製造工程のところで詳述する。
【0090】
(液晶装置の第2の実施の形態)
液晶装置の第2の実施の形態について図8及び図9に基づいて説明する。第2の実施の形態は、TFTアレイ基板10側に遮光膜11aが設けられておらず、更に、データ線6a下に容量線3bが形成された領域でのみ、第1層間絶縁膜12'が凹状に窪んで形成されている点で第1の実施の形態とは異なる。尚、図1に示すように遮光膜11aが設けられていてもよいことは言うまでもない。図8は、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の平面図である。また図9は、図8のB−B'断面図である。尚、図9においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、第1実施の形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0091】
図8において、データ線6a
下に容量線3bが形成された太線で囲まれた領域においては、図9に示すように第1層間絶縁膜12’が凹状に窪んで形成されており、それ以外の容量線3bや画素電極9a及び走査線3aにほぼ対応する領域においては、第1層間絶縁膜12’が相対的に凸状に(平面状に)形成されている。
【0092】
従って、本実施の形態の如く平坦化処理を何等施さなかった場合に第3層間絶縁膜7の上面で最も段差が生じる領域のみ、即ち、液晶の配向不良が最も問題になる領域のみを、第1層間絶縁膜12’の凹状の窪みにより平坦化するので、平坦化処理にかかるコストや手間を基準にした平坦化の効率が非常に良い。
【0093】
また、図9に示した第1層間絶縁膜12’は、第1の実施の形態の場合と同様に、 単層部分と2層部分とから構成しても良く、単層のみから構成してもよい。
【0094】
本実施の形態では図9に示すように、半導体層1aの高濃度ドレイン領域1eは、データ線6aに沿って延設されて第1蓄積容量電極(半導体層)1fとされているので、データ線6aに沿って延設された第1蓄積容量電極(半導体層)1fと容量線(第2蓄積容量電極)3bとの間で、第1層間絶縁膜12’を介して容量が形成される。そして、このような容量が作り込まれる領域において平坦化が図られている。
【0095】
(液晶装置の第3の実施の形態)
液晶装置の第3の実施の形態について図10に基づいて説明する。第3の実施の形態は、TFTアレイ基板10側に遮光膜11aが設けられていない点で第1の実施の形態とは異なる。図10は、図1のC−C'断面に対応する位置における液晶装置の断面図である。尚、図10においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、第1の実施の形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0096】
図10に示すように、第3の実施の形態の液晶装置は、第1の実施の形態を示した図5と比較して、遮光膜11aが設けられていない。その他の構成については第1の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【0097】
また、図10に示した第1層間絶縁膜12’は、第1の実施の形態の場合と同様に、単層部分と2層部分とから構成しても良く、単層のみから構成してもよい。
【0098】
従って、本実施の形態の如く平坦化処理を何等施さなかった場合に第3層間絶縁膜7の上面で最も段差が生じるデータ線6a
下に容量線3bが形成された領域と、走査線3aに沿って容量線3bが形成された領域との両方において、第1層間絶縁膜12’の凹状の窪みにより平坦化が図られている。
【0099】
(液晶装置の第4の実施の形態)
液晶装置の第4の実施の形態について図11に基づいて説明する。第4の実施の形態は、半導体層1aの下地膜としての第1層間絶縁膜12'をTFTアレイ基板10が兼ねており第1層間絶縁膜12'がなく、且つ遮光膜11aがない点で第1の実施の形態とは異なる。図11は、図1のB−B'断面に対応する位置における液晶装置の断面図である。尚、図11においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、第1の実施の形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0100】
図11に示すように、第4の実施の形態の液晶装置は、第1の実施の形態と比較して、遮光膜11aが設けられていない。更に、第1層間絶縁膜12’がなく、第1蓄積容量電極(半導体層)1fが直接TFTアレイ基板10の上に形成されている。そして、データ線6a
下の容量線3bが形成された領域においては、第2層間絶縁膜4が凹状に窪んで形成されており、これにより、第3層間絶縁膜7の上面における平坦化が図られている。尚、走査線3aに沿って容量線3bが形成された領域については、第2層間絶縁膜4を凹状に窪めて形成して平坦化してもよいし、第2の実施の形態のように平坦化しなくてもよい。
【0101】
また、図11に示した第2層間絶縁膜4は、第1の実施の形態における第1層間絶縁膜12’の場合と同様に、 単層部分と2層部分とから構成しても良く、単層のみから構成してもよい。
【0102】
このように第2層間絶縁膜4を利用して平坦化することも可能である。
【0103】
尚、図1に示すように、遮光膜11aや第1層間絶縁膜12’を設けてもよいことは言うまでもない。
【0104】
(液晶装置の第5の実施の形態)
液晶装置の第5の実施の形態について図12に基づいて説明する。第5の実施の形態は、半導体層1aの下地膜としての第1層間絶縁膜12'をTFTアレイ基板10が兼ねており第1層間絶縁膜12'がなく、且つ遮光膜11aがない点で第1の実施の形態とは異なる。図12は、図1のB−B'断面に対応する位置における液晶装置の断面図である。尚、図12においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならしめてある。また、第1の実施の形態と同じ構成要素については同じ参照符号を付し、その説明は省略する。
【0105】
図12に示すように、第4の実施の形態の液晶装置は、第1の実施の形態と比較して、遮光膜11aが設けられていない。更に、第1層間絶縁膜12’がなく、第1蓄積容量電極(半導体層)1fが直接TFTアレイ基板10の上に形成されている。そして、データ線6a
下の容量線3bが形成された領域においては、第3層間絶縁膜7が凹状に窪んで形成されており、これにより、第3層間絶縁膜7の上面における平坦化が図られている。尚、走査線3aに沿って容量線3bが形成された領域については、第3層間絶縁膜7を凹状に窪めて形成して平坦化してもよいし、第2の実施の形態のように平坦化しなくてもよい。
【0106】
また、図12に示した第3層間絶縁膜7は、第1の実施の形態における第1層間絶縁膜12’の場合と同様に、 単層部分と2層部分とから構成しても良く、単層のみから構成してもよい。
【0107】
このように第3層間絶縁膜7を利用して平坦化することも可能である。
【0108】
尚、図1に示すように、遮光膜11aや第1層間絶縁膜12’を設けてもよいことは言うまでもない。
【0109】
(液晶装置の全体構成)
以上のように構成された液晶装置の各実施の形態の全体構成を図13及び図14を参照して説明する。尚、図13は、TFTアレイ基板10をその上に形成された各構成要素と共に対向基板20の側から見た平面図であり、図14は、対向基板20を含めて示す図13のH−H’断面図である。
【0110】
図13において、TFTアレイ基板10の上には、シール材52がその縁に沿って設けられており、その内側に並行して、例えば遮光層23と同じ或いは異なる材料から成る遮光性の周辺見切り53が設けられている。シール材52の外側の領域には、データ線駆動回路101及び実装端子102がTFTアレイ基板10の一辺に沿って設けられており、走査線駆動回路104が、この一辺に隣接する2辺に沿って設けられている。走査線3aに供給される走査信号遅延が問題にならないのならば、走査線駆動回路104は片側だけでも良いことは言うまでもない。また、データ線駆動回路101を画面表示領域の辺に沿って両側に配列してもよい。例えば奇数列のデータ線6aは画面表示領域の一方の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給し、偶数列のデータ線は前記画面表示領域の反対側の辺に沿って配設されたデータ線駆動回路から画像信号を供給するようにしてもよい。この様にデータ線6aを櫛歯状に駆動するようにすれば、データ線駆動回路の占有面積を拡張することができるため、複雑な回路を構成することが可能となる。更にTFTアレイ基板10の残る一辺には、画面表示領域の両側に設けられた走査線駆動回路104間をつなぐための複数の配線105が設けられている。また、対向基板20のコーナー部の少なくとも1箇所においては、TFTアレイ基板10と対向基板20との間で電気的導通をとるための導通材からなる銀点106が設けられている。そして、図14に示すように、図13に示したシール材52とほぼ同じ輪郭を持つ対向基板20が当該シール材52によりTFTアレイ基板10に固着されている。
【0111】
データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104は配線によりデータ線6a(ソース電極)及び走査線3a(ゲート電極)に各々電気的接続されている。データ線駆動回路101には、図示しない制御回路から即時表示可能な形式に変換された画像信号が入力され、走査線駆動回路104がパルス的に走査線3aに順番にゲート電圧を送るのに合わせて、データ線駆動回路101は画像信号に応じた信号電圧をデータ線6a(ソース電極)に送る。本実施の形態では特に、画素スイッチング用TFT30はp−Si(ポリシリコン)タイプのTFTであるので、画素スイッチング用TFT30の形成時にほぼ同一工程で、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104を構成する相補型TFTを形成することも可能であり、製造上有利である。
【0112】
次に、図15に第1の実施の形態における遮光配線部をなす遮光膜11bのTFTアレイ基板100上の2次元的レイアウトを示す。
【0113】
図15に示すように、遮光膜11aは、周辺見切り53内の画面表示領域において走査線3a、容量線3b及びデータ線6aを覆うように引き回されており、画面表示領域の外側で、対向基板20上の周辺見切り53の下部を通るように配線し、図2に示したように定電位線に接続される。このように配線すれば、周辺見切り53下のデッドスペースを有効に使うことが出来、シール材を硬化させる面積を広くとることが出来る。また、対向基板20上に設けられた周辺見切り53をTFTアレイ基板10上に遮光膜11aと同層で同材料で設け、遮光膜11a及び11bと電気的に接続するようにしてもよい。このように、周辺見切り53を内蔵することにより対向基板20上の遮光層は必要無くなるため、TFアレイ基板10と対向基板20の張り合わせ時の精度は無視することが出来、透過率のばらつかない明るい液晶装置を実現できる。
【0114】
尚、図13から図15において、TFTアレイ基板10上には更に、複数のデータ線6aに所定電圧レベルのプリチャージ信号を画像信号に先行して各々供給するプリチャージ回路、画像信号をサンプリングして複数のデータ線6aに各々供給するサンプリング回路、製造途中や出荷時の当該液晶装置の品質、欠陥等を検査するための検査回路等を形成してもよい。また、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10の上に設ける代わりに、例えばTAB(テープオートメイテッドボンディング基板)上に実装された駆動用LSIに、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して電気的及び機械的に接続するようにしてもよい。
【0115】
また、図1から図15には示されていないが、対向基板20の投射光が入射する側及びTFTアレイ基板10の出射光が出射する側には各々、例えば、TN(ツイステッドネマティック)モード、 STN(スーパーTN)モード、D−STN(ダブル−STN)モード等の動作モードや、ノーマリーホワイトモード/ノーマリーブラックモードの別に応じて、偏光フィルム、位相差フィルム、偏光板などが所定の方向で配置される。
【0116】
次に以上のように構成された本実施の形態の動作について図3及び図13から図15を参照して説明する。
【0117】
先ず、制御回路から画像信号を受けたデータ線駆動回路101は、この画像信号に応じたタイミング及び大きさで信号電圧をデータ線6a(ソース電極)に印加し、これと並行して、走査線駆動回路104は、所定タイミングで走査線3a(ゲート電極)にゲート電圧をパルス的に順次印加し、画素スイッチング用TFT30は駆動される。これにより、ゲート電圧がオンとされた時点でソース電圧が印加された画素スイッチング用TFT30においては、ソース領域1d及び1b、半導体層1aのチャネル形成用領域1a’に形成されたチャネル並びにドレイン領域1c及び1eを介して画素電極9aに電圧が印加される。そして、この画素電極9aの電圧は、ソース電圧が印加された時間よりも例えば3桁も長い時間だけ蓄積容量(図4及び図5参照)により保持される。
【0118】
以上のように、画素電極9aに電圧が印加されると、液晶層50におけるこの画素電極9aと対向電極21とに挟まれた部分における液晶の配向状態が変化し、ノーマリーホワイトモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過不可能とされ、ノーマリーブラックモードであれば、印加された電圧に応じて入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶装置100からは画像信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
【0119】
特に本実施の形態では、層間絶縁膜を凹状に窪めて形成することにより画素部における平坦化が図られているため、液晶の配向不良が特に容量線が形成された領域の付近で低減されており、液晶装置100により、高コントラストで高画質の画像を表示することが可能となる。
【0120】
以上説明した液晶装置100は、カラー液晶プロジェクタに適用されるため、3枚の液晶装置100がRGB用のライトバルブとして各々用いられ、各パネルには各々RGB色分解用のダイクロイックミラーを介して分解された各色の光が投射光として各々入射されることになる。従って、各実施の形態では、対向基板20に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、液晶装置100においても遮光層23の形成されていない画素電極9aに対向する所定領域にRGBのカラーフィルタをその保護膜と共に、対向基板20上に形成してもよい。このようにすれば、液晶プロジェクタ以外の直視型や反射型のカラー液晶テレビなどのカラー液晶装置に本実施の形態の液晶装置を適用できる。更に、対向基板20上に1画素1個対応するようにマイクロレンズを形成してもよい。このようにすれば、入射光の集光効率を向上することで、明るい液晶装置が実現できる。更にまた、対向基板20上に、何層もの屈折率の相違する干渉層を堆積することで、光の干渉を利用して、RGB色を作り出すダイクロイックフィルタを形成してもよい。このダイクロイックフィルタ付き対向基板によれば、より明るいカラー液晶装置が実現できる。
【0121】
液晶装置100では、従来と同様に入射光を対向基板20の側から入射することとしたが、第1の実施の形態のように遮光膜11aを設けた場合には、TFTアレイ基板10の側から入射光を入射し、対向基板20の側から出射するようにしても良い。即ち、このように液晶装置100を液晶プロジェクタに取り付けても、半導体層1aのチャネル形成用領域1a’及びLDD領域1b、1cに光が入射することを防ぐことが出来、高画質の画像を表示することが可能である。ここで、従来は、TFTアレイ基板100の裏面側での反射を防止するために、反射防止用のAR被膜された偏光板を別途配置したり、ARフィルムを貼り付ける必要があった。しかし、第1の実施の形態では、TFTアレイ基板10の表面と半導体層1aの少なくともチャネル形成用領域1a’及びLDD領域1b、1cとの間に遮光膜11aが形成されているため、このようなAR被膜された偏光板やARフィルムを用いたり、TFTアレイ基板10そのものをAR処理した基板を使用する必要が無くなる。従って、本実施の形態によれば、材料コストを削減でき、また偏光板貼り付け時に、ごみ、傷等により、歩留まりを落とすことがなく大変有利である。また、耐光性が優れているため、明るい光源を使用したり、偏光ビームスプリッタにより偏光変換して、光利用効率を向上させても、光によるクロストーク等の画質劣化を生じない。
【0122】
また、液晶装置100のスイッチング素子は、正スタガ型又はコプラナー型のポリシリコンTFTであるとして説明したが、逆スタガ型のTFTやアモルファスシリコンTFT等の他の形式のTFTに対しても、本実施の形態は有効である。
【0123】
更に、液晶装置100においては、一例として液晶層50をネマティック液晶から構成したが、液晶を高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いれば、配向膜19及び22、並びに前述の偏光フィルム、偏光板等が不要となり、光利用効率が高まることによる液晶装置の高輝度化や低消費電力化の利点が得られる。更に、画素電極9aをAl等の反射率の高い金属膜から構成することにより、液晶装置100を反射型液晶装置に適用する場合には、電圧無印加状態で液晶分子がほぼ垂直配向されたSH(スーパーホメオトロピック)型液晶などを用いても良い。更にまた、液晶装置100においては、液晶層50に対し垂直な電界(縦電界)を印加するように対向基板20の側に対向電極21を設けているが、液晶層50に平行な電界(横電界)を印加するように一対の横電界発生用の電極から画素電極9aを各々構成する(即ち、対向基板20の側には縦電界発生用の電極を設けることなく、TFTアレイ基板10の側に横電界発生用の電極を設ける)ことも可能である。このように横電界を用いると、縦電界を用いた場合よりも視野角を広げる上で有利である。その他、各種の液晶材料(液晶相)、動作モード、液晶配列、駆動方法等に本実施の形態を適用することが可能である。
【0124】
(製造プロセス)
次に、以上のような構成を持つ液晶装置の製造プロセスについて第1の実施の形態の液晶装置を例として図16から図23を参照して説明する。尚、図16から図19は各工程におけるTFTアレイ基板側の各層を、第1の実施の形態における特徴的な箇所を含む図4のB−B’断面に対応させて示す工程図であり、更に、図20から図23は各工程におけるTFTアレイ基板側の各層を図6のD−D’断面に対応させて示す工程図である。そして、これらの図に記された工程(1)〜工程(20)は、TFTアレイ基板1上の相異なる部分における同一の工程として各々一括して行われるものである。
【0125】
先ず、図16から図19を参照して、図4のB−B’断面に対応するデータ線3a並びにその下に形成された容量線3b及び第1蓄積容量電極(半導体層)1fを含む部分の製造プロセスを中心に説明する。尚、図3のA−A’断面に示された構成要素の製造行程や図5のC−C’断面に示された構成要素の製造行程も、図16から図19に示した各行程と一括して行われるものであるので、これらの製造工程についても各行程毎に適宜説明を加える。
【0126】
図16の工程(1)に示すように、石英基板、ハードガラス等のTFTアレイ基板10を用意する。ここで、好ましくはN2(窒素)等の不活性ガス雰囲気且つ約900〜1300℃の高温でアニール処理し、後に実施される高温プロセスにおけるTFTアレイ基板10に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。即ち、製造プロセスにおける最高温で高温処理される温度に合わせて、事前にTFTアレイ基板10を同じ温度かそれ以上の温度で熱処理しておく。
【0127】
このように処理されたTFTアレイ基板10の全面に、Ti、Cr、W、Ta、Mo及びPd等の金属や金属シリサイド等の金属合金膜を、スパッタにより、1000〜5000Å程度の層厚、好ましくは約2000Åの層厚の遮光膜11を形成する。
【0128】
続いて、工程(2)に示すように、該形成された遮光膜11上にフォトリソグラフィにより遮光膜11aのパターン(図1参照)に対応するレジストマスクを形成し、該レジストマスクを介して遮光膜11に対しエッチングを行うことにより、遮光膜11aを形成する。
【0129】
次に工程(3)に示すように、遮光膜11aの上に、例えば、常圧又は減圧CVD法等によりTEOS(テトラ・エチル・オルソ・シリケート)ガス、TEB(テトラ・エチル・ボートレート)ガス、TMOP(テトラ・メチル・オキシ・フォスレート)ガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSGなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第1絶縁膜12(2層の第1層間絶縁膜12’の下層)を形成する。この第1絶縁膜12の層厚は、例えば、約5000〜20000Åとし、後の工程で埋め込みたい膜の膜厚により第1絶縁膜12の厚みを決定するようにする。
【0130】
次に工程(4)に示すように、容量線3bを上方に形成する予定の領域(図1、図4及び図5参照)に対して、エッチングを行い、この領域における第1絶縁膜12を除去する。ここで、前記エッチングを反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングで処理した場合、フォトリソグラフィにより形成したレジストマスクとほぼ同じサイズで異方的に第1絶縁膜12が除去できるため、設計寸法通りに容易に制御できる利点がある。一方、少なくもとウエットエッチングを用いた場合には、等方性のため、第1絶縁膜12の開孔領域が広がるが、開孔部の側壁面をテーパー状に形成できるため、後工程の例えば走査線3aを形成するためのポリシリコン膜3やレジストが、開孔部の側壁周囲にエッチングや剥離されずに残ってしまうことがなく、歩留まりの低下を招かない。尚、第1絶縁膜12の開孔部の側壁面をテーパー状に形成する方法としては、ドライエッチングで一度エッチングしてから、レジストパターンを後退させて、再度ドライエッチングを行ってもよい。また、ドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせてもよいことは言うまでもない。
【0131】
次に工程(5)に示すように、遮光膜11a及び第1絶縁膜12の上に、第1絶縁膜12と同様に、シリケートガラス膜、又は窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第2絶縁膜13(2層の第1層間絶縁膜12’の上層)を形成する。この第2絶縁膜13の層厚は、例えば、約1000〜2000Åとする。第2絶縁膜13に対し、約900℃のアニール処理を施すことにより、汚染を防ぐと共に平坦化してもよい。
【0132】
本実施の形態では特に、第1層間絶縁膜12’を形成する第1絶縁膜12及び第2絶縁膜13の層厚は、図4に示したようにデータ線6a
下に容量線3bが形成される領域において、画素電極9aが形成される前に画素領域がほぼ平坦になるように設定される。
【0133】
次に工程(6)に示すように、第2絶縁膜13の上に、約450〜550℃、好ましくは約500℃の比較的低温環境中で、流量約400〜600cc/minのモノシランガス、ジシランガス等を用いた減圧CVD(例えば、圧力約20〜40PaのCVD)により、アモルファスシリコン膜を形成する。その後、窒素雰囲気中で、約600〜700℃にて約1〜10時間、好ましくは、4〜6時間のアニール処理を施することにより、ポリシリコン膜1を約500〜2000Åの厚さ、好ましくは約1000Åの厚さとなるまで固相成長させる。
【0134】
この際、図3に示した画素スイッチング用TFT30として、nチャネル型の画素スイッチング用TFT30を作成する場合には、当該チャネル形成用領域にSb(アンチモン)、As(砒素)、P(リン)などのV族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープする。また、画素スイッチング用TFT30をpチャネル型とする場合には、B(ボロン)、Ga(ガリウム)、In(インジウム)などのIII族元素のドーパントを僅かにイオン注入等によりドープする。尚、アモルファスシリコン膜を経ないで、減圧CVD法等によりポリシリコン膜1を直接形成しても良い。或いは、減圧CVD法等により堆積したポリシリコン膜にシリコンイオンを打ち込んで一旦非晶質化(アモルファス化)し、その後アニール処理等により再結晶化させてポリシリコン膜1を形成しても良い。
【0135】
次に図17の工程(7)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、図1に示した如き所定パターンの半導体層1aを形成する。即ち、特にデータ線6a
下で容量線3bが形成される領域及び走査線3aに沿って容量線3bが形成される領域には、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1a(図3参照)から延設された第1蓄積容量電極(半導体層)1fを形成する(図4及び図5参照)。
【0136】
次に工程(8)に示すように、画素スイッチング用TFT30を構成する半導体層1aと共に第1蓄積容量電極(半導体層)1fを約900〜1300℃の温度、好ましくは約1000℃の温度により熱酸化することにより、約300Åの比較的薄い厚さの熱酸化シリコン膜を形成し、更に減圧CVD法等により高温酸化シリコン膜(HTO膜)や窒化シリコン膜を約500Åの比較的薄い厚さに堆積し、多層構造を持つ画素スイッチング用TFT30のゲート絶縁膜2(図3参照)と共に容量形成用絶縁膜2を形成する(図4及び図5参照)。この結果、第1蓄積容量電極1f(半導体層1a)の厚さは、約300〜1500Åの厚さ、好ましくは約350〜500Åの厚さとなり、容量形成用絶縁膜(ゲート絶縁膜)2の厚さは、約200〜1500Åの厚さ、好ましくは約300〜1000Åの厚さとなる。このように高温熱酸化時間を短くすることにより、特に8インチ程度の大型ウエーハを使用する場合に熱によるそりを防止することができる。但し、ポリシリコン層1を熱酸化することのみにより、単一層構造を持つ容量形成用絶縁膜2(ゲート絶縁膜2)を形成してもよい。
【0137】
尚、工程(8)において特に限定されないが、第1蓄積容量電極1fとなる半導体層部分に、例えば、Pイオンをドーズ量約3×1012/cm2でドープして、低抵抗化させてもよい。
【0138】
次に工程(9)に示すように、減圧CVD法等によりポリシリコン層3を堆積した後、リン(P)を熱拡散し、ポリシリコン膜3を導電化する。又は、Pイオンをポリシリコン膜3の成膜と同時に導入したドープトシリコン膜を用いてもよい。工程(10)に示すように、レジストマスクを用いたフォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、図1に示した如き所定パターンの走査線3a(ゲート電極)と共に容量線3bを形成する。これらの容量線3b(走査線3a)の層厚は、例えば、約3500Åとされる。
【0139】
但し、容量線3bや走査線3aを、ポリシリコン層ではなく、WやMo等の高融点金属膜又は金属シリサイド膜から形成してもよいし、若しくはこれらの金属膜又は金属シリサイド膜とポリシリコン膜を組み合わせて多層に形成してもよい。この場合、容量線3bや走査線3aを、遮光層23が覆う領域の一部又は全部に対応する遮光膜として配置すれば、金属膜や金属シリサイド膜の持つ遮光性により、遮光層23の一部或いは全部を省略することも可能となる。この場合特に、対向基板20とTFTアレイ基板10との貼り合わせずれによる画素開口率の低下を防ぐことが出来る利点がある。
【0140】
次に工程(11)に示すように、図3に示した画素スイッチング用TFT30をLDD構造を持つnチャネル型のTFTとする場合、半導体層1aに、先ず低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1cを形成するために、走査線3a(ゲート電極)を拡散マスクとして、PなどのV族元素のドーパント200を低濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1013/cm2のドーズ量にて)ドープする。これにより走査線3a(ゲート電極)下の半導体層1aはチャネル形成用領域1a’となる。この不純物のドープにより容量線3b及び走査線3aも低抵抗化される(図4及び図5参照)。
【0141】
続いて、図18の工程(12)に示すように、画素スイッチング用TFT30を構成する高濃度ソース領域1b及び高濃度ドレイン領域1cを形成するために、走査線3a(ゲート電極)よりも幅の広いマスクでレジスト層202を走査線3a(ゲート電極)上に形成した後、同じくPなどのV族元素のドーパント201を高濃度で(例えば、Pイオンを1〜3×1015/cm2のドーズ量にて)ドープする。また、画素スイッチング用TFT30をpチャネル型とする場合、半導体層1aに、低濃度ソース領域1b及び低濃度ドレイン領域1c並びに高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを形成するために、BなどのIII族元素のドーパントを用いてドープする。このようにLDD構造とした場合、ショートチャネル効果を低減できる利点が得られる。尚、例えば、低濃度のドープを行わずに、オフセット構造のTFTとしてもよく、走査線3a(ゲート電極)をマスクとして、Pイオン、Bイオン等を用いたイオン注入技術によりセルフアライン型のTFTとしてもよい。
【0142】
この不純物のドープにより容量線3b及び走査線3aも更に低抵抗化される(図4及び図5参照)。
【0143】
これらの工程と並行して、nチャネル型TFT及びpチャネル型TFTから構成される相補型構造を持つデータ線駆動回路101及び走査線駆動回路104をTFTアレイ基板10上の周辺部に形成する。このように、本実施の形態において画素スイッチング用TFT30はポリシリコンTFTであるので、画素スイッチング用TFT30の形成時にほぼ同一工程で、データ線駆動回路101及び走査線駆動回路104を形成することができ、製造上有利である。
【0144】
次に工程(13)に示すように、画素スイッチング用TFT30における走査線3a(ゲート電極)と共に容量線3b及び走査線3aを覆うように(図4及び図5参照)、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSGなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第2層間絶縁膜4を形成する。第2層間絶縁膜4の層厚は、約5000〜15000Åが好ましい。
【0145】
次に工程(14)の段階で、図3に示すように高濃度ソース領域1d及び高濃度ドレイン領域1eを活性化するために約1000℃のアニール処理を20分程度行った後、データ線31(ソース電極)に対するコンタクトホール5aを、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。この際、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチングのような異方性エッチングにより、コンタクトホール5a等を開孔した方が、開孔形状をマスク形状とほぼ同じにできるという利点がある。但し、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせて開孔すれば、これらのコンタクトホール5a等をテーパ状にできるので、配線接続時の断線を防止できるという利点が得られる。また、走査線3aや容量線3b(図5参照)を図示しない配線と接続するためのコンタクトホールも、コンタクトホール5aと同一の工程により第2層間絶縁膜4に開孔する。
【0146】
次に工程(15)に示すように、第2層間絶縁膜4の上に、スパッタ処理等により、遮光性のAl等の低抵抗金属や金属シリサイド等を金属膜6として、約1000〜5000Åの厚さ、好ましくは約3000Åに堆積し、更に工程(16)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、データ線6a(ソース電極)を形成する。
【0147】
次に図19の工程(17)に示すように、データ線6a(ソース電極)上を覆うように、例えば、常圧又は減圧CVD法やTEOSガス等を用いて、NSG、PSG、BSG、BPSGなどのシリケートガラス膜、窒化シリコン膜や酸化シリコン膜等からなる第3層間絶縁膜7を形成する。第3層間絶縁膜7の層厚は、約5000〜15000Åが好ましい。
【0148】
本実施の形態では、特に図16の工程(4)及び(5)により、容量線3bが形成される領域において、第1層間絶縁膜が凹状に窪んで形成されているため、この工程(17)を終えた段階で、容量線3bの上方に位置する画素領域の表面はほぼ平坦となる。尚、液晶装置100において、TFTアレイ基板10側における液晶分子の配向不良を更に抑制するために、第3層間絶縁膜7の上に更に平坦化膜をスピンコート等で塗布してもよく、又はCMP処理を施してもよい。或いは、第3層間絶縁膜7を平坦化膜で形成してもよい。本実施の形態では、図4から図6等に示したように、第1層間絶縁膜12’の凹状の窪みにより容量線等が形成された部分とそれ以外の部分とが殆ど同じ高さとされるため、このような平坦化処理は一般に必要でないが、より高品位の画像を表示するために、このように最上層部において更なる平坦化を行う場合にも、平坦化膜を非常に薄くできたり、平坦化処理を僅かに加えるだけです済むので本実施の形態は、大変有利である。
【0149】
次に工程(18)の段階において、図3に示すように、画素スイッチング用TFT30において、画素電極9aと高濃度ドレイン領域1eとを電気的接続するためのコンタクトホール8を、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングにより形成する。この際、反応性エッチング、反応性イオンビームエッチングのような異方性エッチングにより、コンタクトホール8を開孔した方が、開孔形状をマスク形状とほぼ同じにできるという利点が得られる。但し、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせて開孔すれば、コンタクトホール8をテーパ状にできるので、配線接続時の断線を防止できるという利点が得られる。
【0150】
次に工程(19)に示すように、第3層間絶縁膜7の上に、スパッタ処理等により、ITO膜等の透明導電性薄膜9を、約500〜2000Åの厚さに堆積し、更に工程(20)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、画素電極9aを形成する。尚、当該液晶装置100を反射型の液晶装置に用いる場合には、Al等の反射率の高い不透明な材料から画素電極9aを形成してもよい。
【0151】
続いて、画素電極9aの上にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等により、図3に示した配向膜19が形成される。
【0152】
他方、図3に示した対向基板20については、ガラス基板等が先ず用意され、遮光層23及び遮光性の周辺見切り53が、例えば金属クロムをスパッタした後、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程を経て形成される。尚、遮光層23及び周辺見切り53は、Cr、Ni、Alなどの金属材料の他、カーボンやTiをフォトレジストに分散した樹脂ブラックなどの材料から形成してもよい。
【0153】
その後、対向基板20の全面にスパッタ処理等により、ITO等の透明導電性薄膜を、約500〜2000Åの厚さに堆積することにより、対向電極21を形成する。更に、対向電極21の全面にポリイミド系の配向膜の塗布液を塗布した後、所定のプレティルト角を持つように且つ所定方向でラビング処理を施すこと等により、配向膜22が形成される。
【0154】
本実施の形態では、前述のように、データ線6aに沿って相隣接した走査線3aの側から容量線3bの側に向かう方向でラビング処理が行われる。これにより、その性質上ラビング処理が困難な段差S2(図5参照)が遮光層23により覆われる境界領域の中央付近に位置するため、この段差S2における配向不良が画素開口領域に悪影響を及ぼすことが殆ど又は全くない。
【0155】
最後に、上述のように各層が形成されたTFTアレイ基板10と対向基板20とは、配向膜19及び22が対面するようにシール材52により貼り合わされ、真空吸引等により、両基板間の空間に、例えば複数種類のネマティック液晶を混合してなる液晶が吸引されて、所定層厚の液晶層50が形成される。
【0156】
次に、図20から図23を参照して、図6のD−D’断面に対応する遮光膜と定電位線との接続部分を含む部分の製造プロセスについて説明する。
【0157】
図20の工程(1)から図23の工程(20)は、前述した図16の工程(1)から図19の工程(20)と同一の製造プロセスとして行われる。
【0158】
即ち、図20の工程(1)に示すように、TFTアレイ基板10の全面に遮光膜11を形成した後、工程(2)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により遮光膜11bを形成する。
【0159】
次に工程(3)に示すように、遮光膜11bの上に、第1絶縁膜12(2層の第1層間絶縁膜12’の下層)を形成し、工程(4)に示すように、接続部分を上方に形成する予定の領域に対して、エッチングを行い、この領域における第1絶縁膜12を除去する。ここで、エッチングを反応性エッチング、反応性イオンビームエッチング等のドライエッチングで処理した場合、フォトリソグラフィにより形成したレジストマスクとほぼ同じサイズで異方的に第1絶縁膜12が除去できるため、設計寸法通りに容易に制御できる利点がある。一方、少なくもとウエットエッチングを用いた場合には、等方性のため、第1絶縁膜12の開孔領域が広がるが、開孔部の側壁面をテーパー状に形成できるため、後工程の例えば走査線3aを形成するためのポリシリコン膜やレジストが、開孔部の側壁周囲にエッチングや剥離されずに残ってしまうことがなく、歩留まりの低下を招かない。尚、第1絶縁膜12の開孔部の側壁面をテーパー状に形成する方法としては、ドライエッチングで一度エッチングしてから、レジストパターンを後退させて、再度ドライエッチングを行ってもよい。
【0160】
その後、工程(5)に示すように、遮光膜11b及び第1絶縁膜12の上に、第2絶縁膜13(2層の第1層間絶縁膜12’の上層)を形成する。
【0161】
次に工程(6)に示すように、第2絶縁膜13上にアモルファスシリコン膜を形成した後、ポリシリコン膜1を固相成長させる。
【0162】
次に図21の工程(7)及び(8)では、画素部における半導体層1aとゲート絶縁膜2の形成を待ち、その後、工程(9)に示すように、ポリシリコン層3を一旦堆積した後、工程(10)に示すように、この接続部分ではポリシリコン層3は全て除去される。
【0163】
次に図21の工程(11)及び図22の工程(12)に示すように、半導体層1aのための不純物イオンのドープが終了する。
【0164】
次に工程(13)に示すように、第1絶縁膜13を覆うように、第2層間絶縁膜4を形成し、工程(14)に示すように、遮光膜11bと定電位線6bとを接続するためのコンタクトホール5bを第2層間絶縁膜4に開ける。この際、第2層間絶縁膜4の下に形成されているのは第1層間絶縁膜12’のうち第2絶縁膜13だけなので、半導体層1aの高濃度ソース領域1d上で第2層間絶縁膜4を開孔して、コンタクトホール5aを形成する工程(図18の工程(14))と同じエッチング工程で一気に開孔できる。
【0165】
次に工程(15)に示すように、第2層間絶縁膜4の上に、スパッタ処理等により、Al等を金属膜6として堆積した後に、工程(16)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等により、データ線と同一層(Al等)からなる定電位線6bを形成する。
【0166】
次に図23の工程(17)に示すように、定電位線6b及び第2層間絶縁膜4上を覆うように、第3層間絶縁膜7を形成する。
【0167】
次に工程(18)では、図3に示すコンタクトホール8が開孔されるのを待った後、工程(19)に示すように、第3層間絶縁膜7の上に、ITO膜等の透明導電性薄膜9を一旦堆積し、更に工程(20)に示すように、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等によりこの部分については全て除去する。
【0168】
以上のように本実施の形態における液晶装置の製造方法によれば、遮光膜11bと定電位線6bとを接続するためのコンタクトホール5bとして、遮光膜11bに至るまで第2層間絶縁膜4及び第1絶縁膜13(第1層間絶縁膜の上層)が開孔され、同時に、画素スイッチング用TFT30とデータ線6aとを接続するためのコンタクトホール5aとして、半導体層1aに至るまで第2層間絶縁膜4が開孔される。従って、これら2種類のコンタクトホール5a及び5bを一括して開孔できるので、製造上有利である。例えば、選択比を適当な値に設定してのウエットエッチングにより、このような2種類のコンタクトホール5a及び5bを各々所定の深さとなるように一括して開孔することが可能となる。特に、第1層間絶縁膜の凹状に窪んだ部分の深さに応じて、これらのコンタクトホールを開孔する工程が容易となる。遮光膜と定電位線を接続するためのコンタクトホール開孔工程(フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等)が削除できるので、工程増による製造コストの増大や歩留まりの低下を招かない。
【0169】
以上説明したように本実施の形態における製造プロセスによれば、凹状に窪んだ部分における第1層間絶縁膜12’の層厚を、第2絶縁膜13の層厚の管理により、比較的容易にして確実且つ高精度に制御できる。従って、この凹状に窪んだ部分における第1層間絶縁膜12’の層厚を非常に薄くすることも可能となる。
【0170】
尚、第1層間絶縁膜12を単層から構成する場合には、図16及び図20に各々示した工程(3)、(4)及び(5)に若干の変更を加えて、工程(1)から(20)を行えばよい。即ち、工程(3)において、遮光膜11aの上に、例えば、約10000〜15000Åといったように若干厚めの単層の第1層間絶縁膜12を堆積し、工程(4)において、容量線3bを上方に形成する予定の領域に対して、エッチングを行い、この領域における第1層間絶縁膜12を1000〜2000Å程度の厚みを残すようにする。そして、工程(5)を省略する。この場合にも、第1層間絶縁膜12のエッチングしない部分の層厚とエッチングした部分の層厚とは、後に画素電極9aが形成される前に画素領域がほぼ平坦になるように設定される。このように第1層間絶縁膜12を単層から構成すれば、従来の場合と比較しても層の数を増加させる必要が無く、凹状に窪んだ部分とそうでない部分との層厚をエッチング時間管理により制御すれば平坦化を図れるので便利である。
【0171】
(電子機器)
次に、以上詳細に説明した液晶装置100を備えた電子機器の実施の形態について図24から図28を参照して説明する。
【0172】
先ず図24に、このように液晶装置100を備えた電子機器の概略構成を示す。
【0173】
図24において、電子機器は、表示情報出力源1000、表示情報処理回路1002、駆動回路1004、液晶装置100、クロック発生回路1008並びに電源回路1010を備えて構成されている。表示情報出力源1000は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、光ディスク装置などのメモリ、画像信号を同調して出力する同調回路等を含み、クロック発生回路1008からのクロック信号に基づいて、所定フォーマットの画像信号などの表示情報を表示情報処理回路1002に出力する。表示情報処理回路1002は、増幅・極性反転回路、相展開回路、ローテーション回路、ガンマ補正回路、クランプ回路等の周知の各種処理回路を含んで構成されており、クロック信号に基づいて入力された表示情報からデジタル信号を順次生成し、クロック信号CLKと共に駆動回路1004に出力する。駆動回路1004は、液晶装置100を駆動する。電源回路1010は、上述の各回路に所定電源を供給する。尚、液晶装置100を構成するTFTアレイ基板の上に、駆動回路1004を搭載してもよく、これに加えて表示情報処理回路1002を搭載してもよい。
【0174】
次に図25から図28に、このように構成された電子機器の具体例を各々示す。
【0175】
図25において、電子機器の一例たる液晶プロジェクタ1100は、上述した駆動回路1004がTFTアレイ基板上に搭載された液晶装置100を含む液晶モジュールを3個用意し、各々RGB用のライトバルブ100R、100G及び100Bとして用いたプロジェクタとして構成されている。液晶プロジェクタ1100では、メタルハライドランプ等の白色光源のランプユニット1102から投射光が発せられると、3枚のミラー1106及び2枚のダイクロイックミラー1108によって、RGBの3原色に対応する光成分R、G、Bに分けられ、各色に対応するライトバルブ100R、100G及び100Bに各々導かれる。この際特にB光は、長い光路による光損失を防ぐために、入射レンズ1122、リレーレンズ1123及び出射レンズ1124からなるリレーレンズ系1121を介して導かれる。そして、ライトバルブ100R、100G及び100Bにより各々変調された3原色に対応する光成分は、ダイクロイックプリズム1112により再度合成された後、投射レンズ1114を介してスクリーン1120にカラー画像として投射される。
【0176】
本実施の形態では特に、遮光膜がTFTの下側にも設けられているため、当該液晶装置100からの投射光に基づく液晶プロジェクタ内の投射光学系による反射光、投射光が通過する際のTFTアレイ基板の表面からの反射光、他の液晶装置から出射した後にダイクロイックプリズム1112を突き抜けてくる投射光の一部等が、戻り光としてTFTアレイ基板の側から入射しても、画素電極のスイッチング用のTFT等のチャネル領域に対する遮光を十分に行うことができる。このため、小型化に適したプリズムを投射光学系に用いても、各液晶装置のTFTアレイ基板とプリズムとの間において、戻り光防止用のARフィルムを貼り付けたり、偏光板にAR被膜処理を施したりすることが不要となるので、構成を小型且つ簡易化する上で大変有利である。
【0177】
図26において、電子機器の他の例たるマルチメディア対応のラップトップ型のパーソナルコンピュータ(PC)1200は、上述した液晶装置100がトップカバーケース内に備えられており、更にCPU、メモリ、モデム等を収容すると共にキーボード1202が組み込まれた本体1204を備えている。
【0178】
図27において、電子機器の他の例たるページャ1300は、金属フレーム1302内に前述の駆動回路1004がTFTアレイ基板上に搭載されて液晶表示モジュールをなす液晶装置100が、バックライト1306aを含むライトガイド1306、回路基板1308、第1及び第2のシールド板1310及び1312、二つの弾性導電体1314及び1316、並びにフィルムキャリアテープ1318と共に収容されている。この例の場合、前述の表示情報処理回路1002(図24参照)は、回路基板1308に搭載してもよく、液晶装置100のTFTアレイ基板上に搭載してもよい。更に、前述の駆動回路1004を回路基板1308上に搭載することも可能である。
【0179】
尚、図27に示す例はページャであるので、回路基板1308等が設けられている。しかしながら、駆動回路1004や更に表示情報処理回路1002を搭載して液晶モジュールをなす液晶装置100の場合には、金属フレーム1302内に液晶装置100を固定したものを液晶装置として、或いはこれに加えてライトガイド1306を組み込んだバックライト式の液晶装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【0180】
また図28に示すように、駆動回路1004や表示情報処理回路1002を搭載しない液晶装置100の場合には、駆動回路1004や表示情報処理回路1002を含むIC1324がポリイミドテープ1322上に実装されたTCP(Tape Carrier Package)1320に、TFTアレイ基板10の周辺部に設けられた異方性導電フィルムを介して物理的且つ電気的に接続して、液晶装置として、生産、販売、使用等することも可能である。
【0181】
以上図25から図28を参照して説明した電子機器の他にも、液晶テレビ、ビューファインダ型又はモニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、エンジニアリング・ワークステーション(EWS)、携帯電話、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた装置等などが図24に示した電子機器の例として挙げられる。
【0182】
以上説明したように、本実施の形態によれば、製造効率が高く、高コントラストで高品位の画像表示が可能な液晶装置100を備えた各種の電子機器を実現できる。
【0183】
【発明の効果】
本発明の液晶装置によれば、画素開口領域として使用不可能なデータ線下のスペースや走査線に沿った画素境界のスペースを、画素電極に対し蓄積容量を付与するために有効利用できると同時に、データ線の上方に位置する画素部付近の平坦化が図られており、この付近で最も起き易かった液晶の配向不良を効率的に低減でき、高コントラストで高精細な画像表示が可能となる。他方、所定方向でラビング処理を施すことにより、ラビング処理を適切に施すことが困難で液晶の配向不良が起き易い箇所を画像表示に悪影響を及ぼさない位置に配置でき、言い換えれば画素開口率を効率的に高めることも可能となる。特に、走査線反転駆動方式(1H反転駆動方式)を使用した際に、この効果は顕著に現われる。また、平坦化のために凹状に窪められ、従って薄い絶縁膜部分を容量形成用絶縁膜として利用することで、画素電極の蓄積容量を限られたスペースの中で効率的に増加できる。更に、TFTの下側に配置した遮光膜をも利用して、この蓄積容量を更に効率的に増加できる。更にまた、遮光膜と定電位源との接続を容易にすることも可能である。
【0184】
他方、本発明の液晶装置の製造方法によれば、比較的簡単な工程制御により或いは信頼性の高い工程により、本発明の液晶装置を製造するが可能となる。また、容量形成用絶縁膜を非常に薄くすることにより、画素電極の蓄積容量を効率的に増加することも可能となる。更に、各種のコンタクトホールを一括して開孔することにより、液晶装置における低コスト化を図ることも可能である。
【0185】
また、本発明の電子機器によれば、液晶の配向不良による画質の低下が低減されており、高コントラストで高品位の画像表示が可能であり、しかも低コストの液晶プロジェクタ、パーソナルコンピュータ、ページャ等の様々な電子機器を実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態における液晶装置に備えられる、データ線、走査線、画素電極、遮光膜等が形成されたTFTアレイ基板の平面図である。
【図2】 第1の実施の形態における遮光膜と定電位線との接続部分を示すTFTアレイ基板の平面図である。
【図3】 図1のA−A’断面を対向基板等と共に示す液晶装置の断面図である。
【図4】 図1のB−B’断面図である。
【図5】 図1のC−C’断面図である。
【図6】 図1のD−D’断面を対向基板等と共に示す液晶装置の断面図である。
【図7】 TN液晶における横電界の影響によるディスクリネーションを各種駆動方式について模式的に示した説明図である。
【図8】 本発明の第2の実施の形態における液晶装置に備えられる、データ線、走査線、画素電極等が形成されたTFTアレイ基板の平面図である。
【図9】 図8のB−B’断面図である。
【図10】 本発明の第3の実施の形態における液晶装置の図8のC−C’断面に対応する箇所における部分断面図である。
【図11】 本発明の第4の実施の形態における液晶装置の図8のB−B’断面に対応する箇所における部分断面図である。
【図12】 本発明の第5の実施の形態における液晶装置の図8のB−B’断面に対応する箇所における部分断面図である。
【図13】 本実施の形態における液晶装置の全体構成を示す平面図である。
【図14】 本実施の形態における液晶装置の全体構成を示す断面図である。
【図15】 遮光配線をなす遮光膜の2次元的レイアウトを示すTFTアレイ基板上の平面図である。
【図16】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図4に示した部分について順を追って示す工程図(その1)である。
【図17】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図4に示した部分について順を追って示す工程図(その2)である。
【図18】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図4に示した部分について順を追って示す工程図(その3)である。
【図19】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図4に示した部分について順を追って示す工程図(その4)である。
【図20】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図6に示した部分について順を追って示す工程図(その1)である。
【図21】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図6に示した部分について順を追って示す工程図(その2)である。
【図22】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図6に示した部分について順を追って示す工程図(その3)である。
【図23】 液晶装置の実施の形態の製造プロセスを図6に示した部分について順を追って示す工程図(その4)である。
【図24】 本発明による電子機器の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図25】 電子機器の一例としての液晶プロジェクタを示す断面図である。
【図26】 電子機器の他の例としてのパーソナルコンピュータを示す正面図である。
【図27】 電子機器の一例としてのページャを示す分解斜視図である。
【図28】 電子機器の一例としてのTCPを用いた液晶装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1a…半導体層
1a’…チャネル形成用領域
1b…低濃度ソース領域(ソース側LDD領域)
1c…低濃度ドレイン領域(ドレイン側LDD領域)
1d…高濃度ソース領域
1e…高濃度ドレイン領域
1f…第1蓄積容量電極
2…容量形成用絶縁膜(ゲート絶縁膜)
3a…走査線(ゲート電極)
3b…容量線(第2蓄積容量電極)
4…第2層間絶縁膜
5a、5b…コンタクトホール
6a…データ線(ソース電極)
6b…定電位線
7…第3層間絶縁膜
8…コンタクトホール
9a…画素電極
10…TFTアレイ基板
11a、11b…遮光膜(第3蓄積容量電極)
12…第1絶縁膜(第1層間絶縁膜の下層)
12’…第1層間絶縁膜
13…第2絶縁膜(第1層間絶縁膜の上層)
19…配向膜
20…対向基板
21…対向電極
22…配向膜
23…遮光層
30…TFT
50…液晶層
52…シール材
53…周辺見切り
70…蓄積容量
100…液晶装置
101…データ線駆動回路
104…走査線駆動回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of an active matrix liquid crystal device driven by a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT), a manufacturing method thereof, and an electronic device using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in this type of liquid crystal device, a pair of alignment films each provided with a rubbing process in a predetermined direction are provided on the pixel electrode and the counter electrode between the pair of substrates, and the liquid crystal is interposed between the alignment films. It is sandwiched in a predetermined orientation state. In operation, an electric field is applied to the liquid crystal from both electrodes, the alignment state of the liquid crystal is changed, and display is performed in the screen display area of the liquid crystal device.
[0003]
Therefore, in this type of liquid crystal device, a region where wiring such as a data line, a scanning line, and a capacitance line is formed, and a region where these data lines or the like are not formed (particularly, an aperture through which incident light for image display passes) If the unevenness due to the difference in the total layer thickness on the TFT array substrate with the region etc. is left as it is on the surface (alignment film) in contact with the liquid crystal, the alignment defect (disclination) in the liquid crystal according to the degree of the unevenness ) Occurs, leading to deterioration of the image of each pixel. More specifically, when the rubbing treatment is performed on the alignment film formed on the uneven surface in which each opening region is recessed, the alignment regulating force varies on the alignment film surface according to the unevenness, and this A liquid crystal alignment defect occurs in the concavo-convex portion, and the contrast changes. That is, when a liquid crystal alignment failure occurs, for example, in a normally white mode in which white display is achieved when no liquid crystal voltage is applied, white spots occur at the position of the alignment failure, resulting in a decrease in contrast and a decrease in definition. Resulting in. In order to avoid such a situation, the distance between the alignment films (the layer thickness of the liquid crystal) is kept uniform and a predetermined value, and the rubbing process for the alignment film is performed uniformly and appropriately over the entire surface of the substrate. It is important to flatten the pixel portion located in the region.
[0004]
On the other hand, in this type of liquid crystal device, a predetermined capacitance is applied to each pixel electrode in order to prevent flicker and crosstalk from occurring even if the duty ratio when supplying an image signal to each pixel electrode is small. Provide storage capacity.
[0005]
Here, in this type of liquid crystal device, there is also a demand for increasing the pixel aperture ratio to brighten the screen. Therefore, in order to increase the storage capacity, a light shielding layer provided on the counter substrate as a boundary between adjacent pixels. A storage capacitor as described above may be formed in a region below or along the data line made of non-transparent Al (aluminum) or the like at a position corresponding to. More specifically, for example, in the region below the data line, a semiconductor layer extending from the semiconductor layer constituting the TFT in the pixel portion below the data line is formed as the first storage capacitor electrode, and the gate insulating film and An insulating film made of the same film is formed on the first storage capacitor electrode, and a capacitor line made of low resistance polysilicon or the like in the same layer as the scanning line is extended on the insulating film. And formed as a second storage capacitor electrode facing the first storage capacitor electrode through an insulating film. Alternatively, in the region along the scanning line, a semiconductor layer extending below the capacitor line from the semiconductor layer constituting the TFT in the pixel portion is formed as the first storage capacitor electrode and is made of the same film as the gate insulating film. An insulating film is formed on the first storage capacitor electrode (in this case, the portion of the capacitor line facing the first storage capacitor electrode via the insulating film functions as the second storage capacitor electrode).
[0006]
By taking such a storage capacity sufficiently, high-definition image display is possible.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the storage capacitor is formed in the region under the data line or in the region along the scanning line as described above, the layer thickness of this portion increases and a relatively large step is formed in the pixel portion. For example, when a storage capacitor is formed in a region under the data line, these do not exist only by the thickness of the storage capacitor (the total thickness of the first storage capacitor electrode, the insulating film and the second storage capacitor electrode) and the thickness of the data line. The height will be higher than that of the pixel portion, and the level difference will be about 10,000. When there is such a step, the rubbing process is not properly performed at the step. As a result, the above-described liquid crystal alignment failure occurs along the data line, causing a problem that the contrast and definition are lowered.
[0008]
On the other hand, if the surface with the increased level difference is flattened as described above by creating the storage capacitor in this way, the manufacturing efficiency and cost are deteriorated. In particular, if the pixel portion is to be flattened after forming the storage capacitor in the region under the data line as described above, it is necessary to accompany the first and second storage capacitor electrodes, the capacitor forming insulating film, and the wiring. Since the total layer thickness of the data line portion overlapped to the interlayer insulating film is increased, the burden on the planarization process is increased, and there is a problem that the manufacturing efficiency and cost are extremely deteriorated.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems, a liquid crystal device having a large storage capacity and reduced liquid crystal alignment defects that can lead to image quality degradation as much as possible, a manufacturing method thereof, and an electronic apparatus including the liquid crystal device. It is an issue to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a liquid crystal device according to the present invention has a liquid crystal sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, and a plurality of data lines intersecting with each other. A plurality of scanning lines, a plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of data lines and the scanning lines, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and drains of the plurality of thin film transistors A plurality of first accumulations made of the same material as the semiconductor layer constituting the region and the source region, electrically connected to the drain region, extended below the data line, and extended along the scanning line The plurality of first storage capacitor electrodes extending below the data line and extending along the scanning line between the capacitor electrode, the data line, and the plurality of first storage capacitor electrode portions Department and A plurality of capacitance lines each including a second storage capacitor electrode portion disposed opposite to each other via an edge film; a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion; And a second interlayer insulating film disposed between the second storage capacitor electrode portion and the data line, and a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode. A light-shielding film is provided between the one substrate and the first interlayer insulating film, and the light-shielding film is at least one of a portion under the data line and a portion along the scanning line of the first storage capacitor electrode portion. Including a third storage capacitor electrode portion provided at a position facing one side through the first interlayer insulating film, wherein the first interlayer insulating film is formed by recessing a region facing the capacitor line It is characterized by being.
[0011]
According to the present invention, the first storage capacitor electrode portion is made of the same material as the semiconductor layer constituting the drain region and the source region of the thin film transistor, and is electrically connected to the drain region and extends at least below the data line. Has been. The second storage capacitor electrode part is disposed opposite to the first storage capacitor electrode part via an insulating film at least under the data line. As described above, according to the present invention, the space under the data line that cannot be used as the opening region because the incident light is not transmitted is effectively used as a space for adding capacitance to the pixel electrode.
[0016]
On the other hand, the first interlayer insulating film is disposed between one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and the second interlayer insulating film is disposed between the second storage capacitor electrode portion and the data line. The third interlayer insulating film is disposed between the data line and the pixel electrode. In general, the area where the data line is wired is a first storage capacitor electrode part made of the same material as the semiconductor layer, an insulating film, a polysilicon layer the same as the scanning line, etc. A step is formed as much as the second storage capacitor electrode portion of the capacitor line and the data line made of the Al film or the like are stacked. Moreover, this step is the largest step compared to the pixel portion located in the opening region due to the structure of the liquid crystal device. However, according to the present invention, at least one of the first, second, and third interlayer insulating films has a region facing the second storage capacitor electrode portion at least below the data line of the capacitor line. Compared to other regions, it is recessed in a concave shape. Therefore, the upper surface of the third interlayer insulating film located above the data line or the pixel electrode surface formed thereon is flattened according to the depression. For example, if the first storage capacitor electrode part, the capacitor forming insulating film, the second storage capacitor electrode part, and the data line are recessed by a depth equal to the total layer thickness, the upper surface of the third interlayer insulating film or above The pixel electrode surface formed in is flattened almost completely.
[0017]
As described above, in the past, liquid crystal alignment failure was caused by the fact that the rubbing treatment could not be properly performed due to the step or directly due to the deviation in the distance between the substrates due to the step. However, according to the present invention, alignment defects in this portion can be reduced by flattening. Furthermore, according to the present invention, since the third storage capacitor electrode portion made of a light-shielding film is also formed facing the first storage capacitor electrode portion, the storage capacitance can be further increased.
[0020]
The liquid crystal device according to the present invention is disposed on the pixel electrode, and extends along the data line from the scanning line side to the capacitive line side with respect to a pair of adjacent scanning lines and capacitive lines. And a light-shielding layer that covers the pair of scanning lines and the capacitor lines together with a single band portion along the scanning lines.
[0021]
According to the present invention, in the TFT array substrate, the alignment film is disposed on the pixel electrode, and is directed from the scanning line side to the capacitive line side with respect to a pair of adjacent scanning lines and capacitive lines. It is rubbed in the direction along the data line. Here, in general, the rubbing process is performed relatively well for a step whose surface is increased in the rubbing direction, and it is difficult to perform the rubbing process for a step whose surface is decreased in the rubbing direction. However, as a result of research by the present inventors, it has been found. Therefore, as in the present invention, if the rubbing process is performed in the direction from the side of the scanning line that has not been flattened toward the side of the capacitor line that has been flattened, the pixels located upstream in the rubbing direction. Since the step at one edge of the scanning line on the side becomes a step whose surface becomes higher in the rubbing direction, the rubbing process is favorably performed. On the other hand, the step at the other edge of the scanning line adjacent to the capacitor line is a step whose surface is lowered in the rubbing direction, and the rubbing process is not performed well. However, there is a flattened surface located above the capacitor line between this portion and the pixel located downstream in the rubbing direction, and is covered together by a single band portion of the light shielding layer. So far away from the opening area. For this reason, even if the rubbing process is not satisfactorily performed corresponding to the other edge of the scanning line, the alignment failure of the liquid crystal due to this hardly affects the image. If the rubbing process direction is reversed, a step with a lower surface in the rubbing direction will appear at the edge of the scanning line far from the capacitor line, resulting in poor alignment of the liquid crystal affecting the image. Alternatively, the opening region must be narrowed by covering such a portion with a light shielding layer.
[0022]
In addition, when the rubbing direction of the TFT array substrate is along the data line, scanning that reverses the voltage polarity for driving the liquid crystal for each scanning line in order to prevent the liquid crystal from being deteriorated by DC driving and to prevent flickering of the display image. The line inversion driving method (1H inversion driving method) is becoming more common, but according to this scanning line inversion driving method, liquid crystal alignment defects (steps in the direction of data lines, ie, steps in the pixel portion in the vicinity of the scanning lines) As a result of research by the present inventor, it has been found that disclination is likely to occur. Therefore, as in the present invention, if the step in the direction of the data line is arranged not between the edges of the pair of scanning lines and the capacitor line but between the pair of scanning lines and the capacitor line, the above-described scanning is performed. When the line inversion driving method is employed, the alignment failure of the liquid crystal can occur near the center of the pixel boundary region, that is, in a region away from each pixel opening region. As a result, the present invention is very advantageous in achieving high contrast and high definition when using the scanning line inversion driving method.
[0029]
In the liquid crystal device of the present invention, the one substrate also serves as the first interlayer insulating film, and at least one of the second and third interlayer insulating films is at least below the data line of the capacitor line. A region facing the second storage capacitor electrode portion is formed to be recessed in a concave shape.
[0030]
According to the present invention, one substrate also serves as the first interlayer insulating film. That is, one substrate functions also as a base film of the TFT, and the first interlayer insulating film is omitted. However, according to the present invention, at least one of the second and third interlayer insulating films is formed such that a region facing the second storage capacitor electrode portion at least below the data line of the capacitor line is recessed in a concave shape. Therefore, the upper surface of the third interlayer insulating film and the pixel electrode surface can be flattened in the same manner as in the present invention described above.
[0031]
The present invention further includes a light-shielding film provided between the substrate and the first interlayer insulating film so that at least channel forming regions of the plurality of thin film transistors overlap each other when viewed from the one substrate side. It is characterized by that.
[0032]
According to the present invention, the light shielding film is provided on one substrate at a position where each channel formation region of the plurality of TFTs overlaps when viewed from the one substrate side. Accordingly, it is possible to prevent the return light from one substrate side from entering the channel formation region, and the TFT characteristics are not deteriorated by the generation of the photocurrent. The light shielding film is provided between the one substrate and the first interlayer insulating film. Therefore, the TFT and the like can be electrically insulated from the light shielding film, and the situation where the light shielding film contaminates the TFT and the like can be prevented.
[0033]
According to the present invention, the light shielding film is provided at a position facing at least one of a portion below the data line and a portion parallel to the scanning line of the first storage capacitor electrode portion via the first interlayer insulating film. And the first interlayer insulating film is formed such that a region between the third storage capacitor electrode portion and the first storage capacitor electrode portion is recessed in the concave shape. It is characterized by that.
[0034]
According to the present invention, the light shielding film is provided at a position facing at least one of the portion under the data line of the first storage capacitor electrode portion and the portion parallel to the scanning line through the first interlayer insulating film. 3 The storage capacitor electrode part is included. Accordingly, in addition to the capacitance formed by the first storage capacitor electrode portion and the second storage capacitor electrode portion arranged to face each other via the capacitor forming insulating film, the first storage layer arranged to face the first storage capacitor electrode portion via the first interlayer insulating film. A capacitance formed by the one storage capacitor electrode portion and the third storage capacitor electrode portion is also applied to the pixel electrode as a storage capacitor. In general, the larger the thickness of the insulating film interposed for forming the capacitor, the smaller the formed capacitance, and the thinner, the larger the formed capacitance. However, according to the present invention, since the region between the third storage capacitor electrode portion and the first storage capacitor electrode portion is formed in a concave shape, the first interlayer insulating film is formed in the middle for forming the capacitor. The thickness of the intervening insulating film can be reduced according to the depth of the concave depression. As a result, the capacity can be increased efficiently without increasing the surface areas of the first and third storage capacitor electrode portions.
[0039]
In the present invention, the light shielding film is connected to a constant potential source, and the first interlayer insulating film is formed to be recessed in the concave shape at a position where the light shielding film and the constant potential source are connected. It is characterized by being opened.
[0040]
According to the present invention, since the first interlayer insulating film is formed in a concave shape at a position where the light shielding film and the constant potential source are connected, in the manufacturing process, after the first interlayer insulating film is formed. Depending on the depth of the recessed portion, the step of opening this position becomes easy.
[0045]
In the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention, liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, and a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of data lines and scanning lines, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors. A plurality of first storage capacitor electrode portions made of the same material as the semiconductor layer to be configured, electrically connected to the drain region, extended below the data line, and extended along the scanning line; The plurality of first storage capacitor electrode portions and the insulating film extending below the data line and extending along the scan line between the data line and the plurality of first storage capacitor electrode portions. Each through A plurality of capacitor lines each including a second storage capacitor electrode portion disposed in a direction; a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion; and the second storage capacitor. A second interlayer insulating film disposed between the electrode portion and the data line; a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode; and the substrate and the first interlayer insulating film. Between the plurality of thin film transistors, a light shielding film provided at a position where at least channel forming regions overlap each other when viewed from the one substrate side, and the light shielding film of the first storage capacitor electrode portion A third storage capacitor electrode portion provided at a position facing at least one of the portion under the data line and the portion along the scanning line through the first interlayer insulating film; The film is on the capacitance line A method of manufacturing a liquid crystal device region direction is formed recessed in a concave shape, characterized in that it comprises a step of forming a side wall of the recessed portion to the concave tapered by wet etching.
[0046]
According to this invention, the side wall of the recessed part is formed in a taper shape by the wet etching process. If the side wall of the recessed portion is formed in a taper shape in this way, for example, a polysilicon film or the like formed in a subsequent process does not remain in the recessed portion. For this reason, this part can be flattened reliably. Needless to say, dry etching and wet etching may be combined.
[0047]
In the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention, liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, and a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of data lines and scanning lines, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors. A plurality of first storage capacitor electrode portions made of the same material as the semiconductor layer to be configured, electrically connected to the drain region, extended below the data line, and extended along the scanning line; The plurality of first storage capacitor electrode portions and the insulating film extending below the data line and extending along the scan line between the data line and the plurality of first storage capacitor electrode portions. Through each A plurality of capacitor lines each including a second storage capacitor electrode portion disposed opposite to each other, a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and the second storage capacitor A second interlayer insulating film disposed between the electrode portion and the data line; a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode; and the one substrate and the first interlayer. A light shielding film provided between the insulating film, at least one of a portion under the data line of the first storage capacitor electrode portion of the light shielding film and a portion along the scanning line, and the first interlayer insulating film. A third storage capacitor electrode portion provided at a position opposed to the first electrode, and the first interlayer insulating film is a method for manufacturing a liquid crystal device in which a region facing the capacitor line is formed in a concave shape The scanning line and the capacitance line are arranged adjacent to each other as a pair. A step of forming on the first interlayer insulating film, a step of forming an alignment film on the pixel electrode and a portion of the third interlayer insulating film where the pixel electrode is not formed, and the alignment film, And a rubbing process in a direction along the data line from the scanning line side toward the capacitance line side with respect to the pair of scanning lines and the capacitance line.
[0048]
According to the present invention, a pair of scanning lines and a pair of capacitance lines are formed on the first interlayer insulating film so as to be adjacent to each other. Next, an alignment film is formed on the pixel electrode and on the portion of the third interlayer insulating film where the pixel electrode is not formed. Next, the alignment film is rubbed in a direction along the data line from the scanning line side to the capacitance line side with respect to the pair of scanning lines and the capacitance line. Therefore, as described above, since the edge where the rubbing process of the scanning line located upstream in the rubbing direction is not satisfactorily performed is separated from the opening region, the alignment failure of the liquid crystal near the edge hardly affects the image. Or not at all. In particular, when the scanning line inversion driving method is used as described above, it is very advantageous for achieving high contrast and high definition.
[0049]
In the method for manufacturing a liquid crystal device according to the present invention, a liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one substrate of the pair of substrates, and a plurality of data lines intersecting the plurality of data lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of data lines and the scan lines; a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors; and a drain region and a source of the plurality of thin film transistors A plurality of first storage capacitor electrode portions made of the same material as the semiconductor layer constituting the region and electrically connected to the drain region and extending under the data line and extending along the scanning line And between the data lines and the plurality of first storage capacitor electrode parts, and are insulated from the plurality of first storage capacitor electrode parts that extend below the data line and extend along the scanning line. Through the membrane A plurality of capacitance lines each including a second storage capacitor electrode portion disposed opposite to each other, a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and the second A second interlayer insulating film disposed between the storage capacitor electrode portion and the data line; and a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode; A light-shielding film provided at a position overlapping each other when viewed from the side of the one substrate between at least the channel formation regions of the plurality of thin film transistors between the first interlayer insulating film and the light-shielding film A third storage capacitor electrode portion provided at a position facing at least one of the portion below the data line and the portion along the scanning line of the one storage capacitor electrode portion through the first interlayer insulating film; The first delamination The film is a method of manufacturing a liquid crystal device in which a region facing the capacitor line is formed in a concave shape, and the step of forming the light shielding film in a predetermined region on the one substrate and the position to be connected Forming the first interlayer insulating film on the one substrate and the light-shielding film so that a portion corresponding to the concave shape is depressed, forming the thin film transistor on the first interlayer insulating film, the thin film transistor, and A step of forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film and a contact hole for connecting the light shielding film and the wiring from the constant potential source reach the light shielding film at the connected position. The second and first interlayer insulating films are simultaneously opened until the thin film transistor is formed as a contact hole for connecting the thin film transistor and the data line. And a step of opening the second and first interlayer insulating films until reaching the semiconductor layer at a position facing the source region of the conductor layer.
[0050]
According to the present invention, the light shielding film is formed in a predetermined region on one substrate, and the portion corresponding to the position where the light shielding film and the constant potential source are connected is recessed on the one substrate and the light shielding film. A first interlayer insulating film is formed. Thereafter, a TFT is formed on the first interlayer insulating film, and a second interlayer insulating film is further formed on the TFT and the first interlayer insulating film. This second interlayer insulating film is provided for electrical insulation of TFTs, data lines, scanning lines, capacitance lines, and the like. Here, as the contact holes for connecting the light shielding film and the wiring from the constant potential source, the second and first interlayer insulating films are opened up to the light shielding film, and at the same time, the TFT and the data line are connected. As a contact hole for this purpose, the second interlayer insulating film is opened up to the semiconductor layer. Therefore, these two types of contact holes can be opened collectively.
[0051]
An electronic apparatus according to the present invention includes the liquid crystal device described above.
[0052]
According to the present invention, an electronic apparatus includes the above-described liquid crystal device of the present invention, and a high-quality image display can be performed by a liquid crystal device with few alignment defects of liquid crystal due to the planarized pixel electrodes.
[0053]
Such an operation and other advantages of the present invention will become apparent from the embodiments described below.
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0055]
(First Embodiment of Liquid Crystal Device)
The configuration and operation of the first embodiment of the liquid crystal device according to the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view of a pixel portion in an opening region of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, light shielding films, and the like are formed. FIG. 2 is a plan view of a connection portion between the light shielding film and the constant potential line. FIG. 3 is a cross-sectional view of the liquid crystal device showing the AA ′ cross section of FIG. 1 together with the counter substrate and the like. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. 1, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG. In FIGS. 3 to 6, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing.
[0056]
In FIG. 1, on a TFT array substrate of a liquid crystal device, a plurality of transparent pixel electrodes 9a (outlined by dotted line portions 9a ′) are provided in a matrix, and the vertical and horizontal boundaries of the pixel electrodes 9a are provided. A data line 6a (source electrode), a scanning line 3a (gate electrode), and a capacitor line 3b are provided along each line. The data line 6a is electrically connected to a later-described source region of the semiconductor layer 1a made of a polysilicon film via the contact hole 5a, and the pixel electrode 9a is later-described of the semiconductor layer 1a via the contact hole 8. Is electrically connected to the drain region. Further, a scanning line 3a (gate electrode) is arranged so as to face a channel forming region 1a ′ (a hatched region in the lower right in the drawing) described later in the semiconductor layer 1a. A light shielding film 11a in the pixel portion is provided in a region indicated by a diagonal line rising to the right in the drawing. That is, the light shielding film 11a is provided at a position where the TFT including the channel forming region 1a ′ of the semiconductor layer 1a, the data line 6a, the scanning line 3a, and the capacitor line 3b overlap each other when viewed from the TFT array substrate side in the pixel portion. ing.
[0057]
In particular in FIG. 1, the data line 6a
In a region surrounded by a thick line including the capacitor line 3b formed below, a first interlayer insulating film, which will be described later, is formed in a concave shape, and substantially corresponds to the other pixel electrodes 9a and the scanning lines 3a. In the region, the first interlayer insulating film is relatively convex (planar). In addition, the present embodiment is particularly effective if the rubbing direction of the TFT array substrate 10 is performed in the direction of the arrow in FIG.
[0058]
Therefore, in the past, the difference in the distance between the substrates is directly caused by the step where the formation surface of the alignment film on which the data line is formed is the highest, or because the rubbing process cannot be performed properly. As a result, the alignment failure of the liquid crystal is most likely to occur in the portion along the data line in the opening region. However, according to the present embodiment, the alignment failure in this portion can be reduced by flattening.
[0059]
In FIG. 2, a constant potential line 6b formed of the same conductive layer such as Al as the data line 6a is provided on the TFT array substrate of the liquid crystal device, and a light-shielding film (non-pixel portion) is formed through the contact hole 5b. It is connected to a light shielding wiring 11b. In FIG. 2, in particular, in a region 5C surrounded by a thick line including the contact hole 5b, a first interlayer insulating film to be described later is formed in a concave shape, and in the other regions, the first interlayer insulating film is formed. Are relatively convex (planar).
[0060]
As shown in FIGS. 3 to 6, the liquid crystal device 100 includes a TFT array substrate 10 that constitutes an example of one transparent substrate, and a counter substrate 20 that constitutes an example of the other transparent substrate disposed opposite thereto. And. The TFT array substrate 10 is made of, for example, a quartz substrate, and the counter substrate 20 is made of, for example, a glass substrate or a quartz substrate. The TFT array substrate 10 is provided with a pixel electrode 9a, and an alignment film 19 on which a predetermined alignment process such as a rubbing process has been performed is provided above the pixel electrode 9a. The pixel electrode 9a is made of a transparent conductive thin film such as an ITO film (indium tin oxide film). The alignment film 19 is made of an organic thin film such as a polyimide thin film.
[0061]
On the other hand, the counter substrate 20 is provided with a counter electrode (common electrode) 21 over the entire surface thereof, and an alignment film 22 subjected to a predetermined alignment process such as a rubbing process is provided below the counter electrode 20. ing. The counter electrode 21 is made of a transparent conductive thin film such as an ITO film. The alignment film 22 is made of an organic thin film such as a polyimide thin film.
[0062]
As shown in FIG. 3, the TFT array substrate 10 is provided with a pixel switching TFT 30 that controls switching of each pixel electrode 9a at a position adjacent to each pixel electrode 9a.
[0063]
As shown in FIG. 3, the counter substrate 20 is further provided with a light shielding layer 23 in an area other than the opening area of each pixel. For this reason, incident light does not enter the channel formation region 1a ′ or the LDD (Lightly Doped Drain) regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a of the pixel switching TFT 30 from the counter substrate 20 side. Further, the light shielding layer 23 has functions such as improvement of contrast and prevention of color mixture of color materials.
[0064]
A sealing material 52 (see FIGS. 13 and 14), which will be described later, is formed between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20 that are configured in this manner and are arranged so that the pixel electrode 9a and the counter electrode 21 face each other. Liquid crystal is sealed in the enclosed space, and the liquid crystal layer 50 is formed. The liquid crystal layer 50 takes a predetermined alignment state by the alignment films 19 and 22 in a state where an electric field from the pixel electrode 9a is not applied. The liquid crystal layer 50 is made of, for example, a liquid crystal in which one kind or several kinds of nematic liquid crystals are mixed. The sealing material 52 is an adhesive made of, for example, a photocurable resin or a thermosetting resin for bonding the two substrates 10 and 20 around them, and is used for setting the distance between the two substrates to a predetermined value. Spacers such as glass fiber or glass beads are mixed.
[0065]
As shown in FIG. 3, light shielding films 11 a are respectively provided between the TFT array substrate 10 and the pixel switching TFTs 30 at positions facing the pixel switching TFTs 30. The light shielding film 11a is preferably made of a single metal, an alloy, a metal silicide, or the like containing at least one of Ti, Cr, W, Ta, Mo, and Pd, which are preferably opaque high melting point metals. If it consists of such a material, it can prevent that the light shielding film 11a is destroyed or melt | dissolved by the high temperature process in the formation process of the pixel switching TFT30 performed after the formation process of the light shielding film 11a on the TFT array substrate 10. Since the light shielding film 11a is formed, it is possible to prevent a situation in which return light or the like from the TFT array substrate 10 side enters the channel forming region 1a ′ or the LDD regions 1b and 1c of the pixel switching TFT 30. The characteristics of the pixel switching TFT 30 are not deteriorated by the generation of the photocurrent.
[0066]
Further, a first interlayer insulating film 12 ′ composed of a single layer or multiple layers is provided between the light shielding film 11 a and the plurality of pixel switching TFTs 30. The first interlayer insulating film 12 ′ is provided to electrically insulate the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT 30 from the light shielding film 11a. Furthermore, the first interlayer insulating film 12 ′ has a function as a base film for the pixel switching TFT 30 by being formed on the entire surface of the TFT array substrate 10. That is, the TFT array substrate 10 has a function of preventing deterioration of the characteristics of the pixel switching TFT 30 due to roughness during polishing of the surface of the TFT array substrate 10 and dirt remaining after cleaning.
[0067]
In particular, as shown in FIGS. 4 and 5, the first interlayer insulating film 12 ′ is formed such that the region where the capacitor line 3b is formed on the TFT array substrate 10 is recessed in comparison with other regions. Has been. As will be described later, the first interlayer insulating film 12 ′ may be composed of a single layer portion and a two-layer portion, or may be composed of only a single layer.
[0068]
Such a first interlayer insulating film 12 ′ is made of, for example, highly insulating glass such as NSG (non-doped silicate glass), PSG (phosphorus silicate glass), BSG (boron silicate glass), BPSG (boron phosphorus silicate glass), or the like. , Silicon oxide film, silicon nitride film and the like.
[0069]
The first interlayer insulating film 12 ′ configured as described above can electrically insulate the pixel switching TFT 30 and the like from the light shielding film 11a and prevent the light shielding film 11a from contaminating the pixel switching TFT 30 and the like. Here, in particular, the first interlayer insulating film 12 ′ is connected to the data line 6a.
In the region where the capacitor line (second storage capacitor electrode) 3b is formed below, the recess is recessed (see FIG. 4), and in the region where the capacitor line 3b is formed along the scanning line 3a, the recess is recessed. Compared with the case where the first interlayer insulating film is formed flat and the capacitor line 3b is formed on the first interlayer insulating film as in the prior art, the depth of the concave portion depends on the depth of the recessed portion. Thus, the difference in the total layer thickness between the region where the capacitor line 3b is formed and the region where the capacitor line 3b is not formed is reduced, and flattening in the pixel portion is promoted.
[0070]
For example, in FIG. 4, a light shielding film (third storage capacitor electrode) 11a on the first interlayer insulating film 12 ′, a first storage capacitor electrode 1f extending from the drain region 1e of the semiconductor layer 1a, and a capacitor forming insulating film. If the depth of the recessed portion is set to be equal to the total layer thickness of the (gate insulating film) 2, the capacitor line 3b, and the data line 6a, the upper surface of the third interlayer insulating film 7 becomes flat. The subsequent flattening process can be omitted. Alternatively, if it is recessed to some extent, the burden of the subsequent flattening process can be reduced. Similarly, in FIG. 5, the light shielding film 11a on the first interlayer insulating film 12 ′, the first storage capacitor electrode 1f extending from the drain region 1e of the semiconductor layer 1a, the capacitor forming insulating film 2, the capacitor line 3b, If the depth of the recessed portion is set so as to be equal to the total layer thickness of the data lines 6a, the upper surface of the third interlayer insulating film 7 becomes substantially flat (by the amount of the data lines 6a than the pixel portion). Lower). However, in FIGS. 4 and 5, the first interlayer insulating film 12 ′ has a concave shape with a depth corresponding to the total layer thickness of the light shielding film 11a, the first storage capacitor electrode 1f, the capacitor forming insulating film 2 and the capacitor line 3b. It may be formed in a hollow. If the first interlayer insulating film 12 ′ is configured in this manner, the upper surface of the third interlayer insulating film 7 in FIG. 5 becomes flat and becomes substantially flat in FIG. 4 (from the pixel portion by the data line 6a). Is also high).
[0071]
In the present embodiment, as particularly shown in FIG. 5, the rubbing direction with respect to the alignment film on the pixel electrode 9a formed on the TFT array substrate 10 is a pair of scanning lines 3a and capacitor lines arranged adjacent to each other. The direction is along the data line 6a from the scanning line 3a side to the capacitance line 3b side with respect to 3b. In general, when the rotational rubbing method is used, the rubbing process is performed relatively well for a step whose surface is increased in the rubbing direction, and the rubbing process is performed for a step whose surface is decreased in the rubbing direction. This has proved difficult as a result of studies by the present inventors. Therefore, if the rubbing process is performed in the direction from the side of the scanning line 3a that has not been flattened toward the side of the capacitor line 3b that has been flattened as in the present embodiment, the upstream in the rubbing direction. The step S1 at one edge of the pixel-side scanning line 3a located at is a step whose surface becomes higher in the rubbing direction, so that the alignment regulating force is strong and the rubbing process is performed well. On the other hand, the step S2 at the other edge of the scanning line 3a on the side adjacent to the capacitor line 3b is a step whose surface is lowered in the rubbing direction, so that the alignment regulating force is weak and the rubbing process is not performed well. However, there is a flattened surface (small step S3) located above the capacitance line 3b between the step S2 and the pixel located downstream in the rubbing direction, and one band portion of the light shielding layer 23 is provided. Thus, the pair of scanning lines 3a and the capacitance lines 3b are covered together, so that the step S2 is far from the opening region. For this reason, even if the rubbing process is not satisfactorily performed at the step S2, the alignment failure of the liquid crystal due to this hardly affects the image. If the rubbing process direction is reversed, liquid crystal alignment failure due to the step S1 whose surface is lowered in the rubbing direction may affect the image, or such a portion may be further covered with the light shielding layer 23. The opening area must be narrowed. Therefore, in such a case, in FIG. 5, the capacitor line 3b may be provided on the opposite side to the scanning line 3a.
[0072]
Further, since the rubbing process is performed in this way, this embodiment scans in order to prevent the liquid crystal from being deteriorated by the DC drive and to prevent the flicker of the display image particularly when rubbing along the data line. It is advantageous to use a scanning line inversion driving method (1H inversion driving method) in which the polarity of the voltage applied to both ends of the liquid crystal is inverted for each line. That is, in general, liquid crystal alignment failure (disclination) is likely to occur due to a step in the pixel portion in the vicinity of the scanning line, which is a step in the direction of the data line.
[0073]
Here, as an example of such alignment failure of liquid crystal, disclination due to the influence of a lateral electric field in TN liquid crystal will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows three scanning lines and three data for a DOT (pixel) inversion driving method, 1H (row) inversion driving method, 1S (column) inversion driving method, and 1V (frame) inversion driving method in order from the top. The state of disclination in the four pixel aperture areas surrounded by the line is shown. In particular, the left column shows the disclination state of the counterclockwise TN liquid crystal and the right column shows the disclination state of the clockwise TN liquid crystal. It is shown by the display of the liquid crystal device viewed from the above. In FIG. 7, a region where disclination occurs due to a horizontal electric field is indicated by a slanted portion with a lower left corner. In addition, a region where alignment failure occurs due to a step of a data line is indicated by a slanted portion with a lower right portion. It is shown in In this example, it is assumed that the rubbing direction with respect to the alignment film on the TFT array substrate is a direction from the bottom to the top in the figure.
[0074]
As shown in FIG. 7, regardless of whether it is counterclockwise or clockwise, a liquid crystal alignment defect occurs due to a step in the data line in a thin region along the left and right of the data line. In the case of the DOT inversion driving method (see the uppermost stage in the figure), in the counterclockwise liquid crystal, disclination due to a horizontal electric field occurs on the upper side of each scanning line and on the right side of each data line. In this case, disclination due to a horizontal electric field occurs on the upper side of each scanning line and on the left side of each data line. On the other hand, in the case of the 1S inversion driving method (the method of inverting the polarity of the voltage applied to both ends of the liquid crystal in units of data lines) (see the third stage from the top in the figure), the counterclockwise liquid crystal has the right side of each data line. The disclination due to the horizontal electric field is slightly generated, and in the clockwise liquid crystal, the disclination due to the horizontal electric field is slightly generated on the left side of each data line. In the case of the 1V inversion driving method (the method in which the polarity of the voltage applied to both ends of the liquid crystal is inverted every frame or vertical scanning period) (see the lowermost stage in the figure), the disclination by the horizontal electric field is the scanning line. Hardly occurs above and below.
[0075]
On the other hand, in the case of the 1H inversion driving method (see the second stage from the top in the figure), disclination due to a horizontal electric field occurs above each scanning line regardless of whether it is clockwise or counterclockwise. . Accordingly, as shown in FIG. 7, the alignment lines on the TFT array substrate are rubbed from bottom to top, and the capacitor lines are arranged in the region above the scanning lines where the disclination due to the lateral electric field occurs. At the same time, if the scanning line step is positioned between the capacitance line and the scanning line, the disclination due to the transverse electric field is mainly generated between the capacitance line and the scanning line. The adverse effect on the pixel opening area is reduced. Furthermore, it can be seen from FIG. 7 that by flattening the data line portion, it is possible to reduce liquid crystal alignment defects appearing along the data line in any inversion driving method.
[0076]
Therefore, in the present embodiment, the step in the direction of the data line 6a is configured not to be between the edges of the pair of scanning lines 3a and the capacitor line 3b but between the pair of scanning lines 3a and the capacitor line 3b. ing. Therefore, when the scanning line inversion driving method (1H inversion driving method) is adopted, the alignment failure of the liquid crystal occurs in the vicinity of the center of the pixel boundary region covered with the light shielding layer 23, that is, in the region away from each pixel opening region. Will happen. As a result, according to the present embodiment, when the scanning line inversion driving method is used, it is possible to reduce the influence of the liquid crystal alignment defect along the scanning line 3a caused by the voltage polarity inversion on the display image. Contrast and high definition can be achieved.
[0077]
As described above, since the predetermined region of the first interlayer insulating film 12 ′ required by providing the light shielding film 11a is formed in a concave shape, according to the present embodiment, the above-described conventional flat Steps such as formation of a flattened insulating film by application of a chemical film by spin coating or the like can be omitted or simplified.
[0078]
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the high concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a is extended along the data line 6a to serve as a first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f. . Therefore, first, a storage capacitor is formed between the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f and the capacitor line (second storage capacitor electrode) 3b via the capacitor formation insulating film 2. In addition to this, the light-shielding film 11a includes the data line 6a.
Since it is also provided under the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f extending below, the first interlayer insulating film is also provided between the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f and the light shielding film 11a. A capacitor is formed via 12 '.
[0079]
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 5, the high-concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a extends in parallel with the scanning line 3a to form a first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f. Therefore, first, a storage capacitor is formed between the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f and the capacitor line (second storage capacitor electrode) 3b via the capacitor formation insulating film 2. In addition, since the light shielding film 11a is also provided below the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f, the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f and the light shielding film (third storage capacitor) A capacitance is formed between the electrode 11a and the first interlayer insulating film 12 ′.
[0080]
As a result, the data line 6a
The storage capacity of the pixel electrode 9a can be increased by effectively using the space outside the opening area, which is the lower area and the area parallel to the data line.
[0081]
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1, 4 and 5, the first interlayer insulating film 12 ′ is formed in a concave shape in a region where these capacitors are formed, so that flattening is achieved. Furthermore, the layer thickness in the recessed region of the first interlayer insulating film 12 ′ as the capacitor forming insulating film is very thin (for example, about 1000 to 5000 mm). Without increasing the surface area of the line 3b, it is possible to increase the capacitance between the light-shielding film 11a and the first storage capacitor electrode 1f arranged to face each other via the first interlayer insulating film 12 ′. As described above, the storage capacity can be increased so as not to narrow the pixel opening region and to impair the flatness of the pixel portion, so that this embodiment is very advantageous.
[0082]
In this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 6, the light shielding film 11b of the light shielding wiring portion (and the light shielding film 11a in the pixel portion connected thereto) is electrically connected to the constant potential line 6b. The light shielding film 11a is set to a constant potential. Therefore, the potential fluctuation of the light shielding film 11a does not adversely affect the pixel switching TFT 30 disposed opposite to the light shielding film 11a. In this case, the constant potential of the constant potential line 6b may be equal to the ground potential or may be equal to the potential of the counter electrode 21. Further, the constant potential line 6b may be connected to a constant potential source such as a negative power source or a positive power source of a peripheral circuit for driving the liquid crystal device 100.
[0083]
In the present embodiment, the first interlayer insulating film 12 ′ is not recessed in the region facing the pixel switching TFT 30 and the region facing the scanning line 3a. For this reason, even if the first interlayer insulating film 12 ′ is very thin in the concavely recessed region, if the film thickness in the region that is not concavely recessed is set to a sufficient value, the pixel switching TFT 30 for channel formation is formed. There is no inconvenience that the potential of the light shielding film 11b adversely affects the region 1a ′ or that parasitic capacitance is created between the scanning line 3a and the light shielding film 11b. That is, if the configuration as in the present embodiment is adopted, even if the film thickness in the recessed region of the first interlayer insulating film 12 ′ is very thin to increase the storage capacity, the pixel switching TFT 30 or This is very advantageous because it does not adversely affect the scanning line 3a.
[0084]
Further, as shown in FIGS. 2 and 6, the first interlayer insulating film 12 ′ is formed in a concave shape at a position where the light shielding film 11b and the constant potential line 6b are connected. The process of opening the contact hole 5b by etching after the formation of the first interlayer insulating film 12 ′ is facilitated according to the depth of the recessed portion, and the contact holes 5a and 5b can be opened collectively. Therefore, since the photolithography process and the etching process only for opening the contact hole 5b can be reduced, the number of processes is not increased and the yield is not reduced.
[0085]
In FIG. 3 again, the pixel switching TFT 30 has an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and the channel of the semiconductor layer 1a in which the channel is formed by the electric field from the scanning line 3a (gate electrode) and the scanning line 3a. The formation region 1a ′, the gate insulating film 2 that insulates the scanning line 3a from the semiconductor layer 1a, the low concentration source region (source side LDD region) 1b of the semiconductor layer 1a, the data line 6a (source electrode), and the semiconductor layer 1a A lightly doped drain region (drain side LDD region) 1c, a heavily doped source region 1e of the semiconductor layer 1a, and a heavily doped drain region 1e of the polysilicon layer 1 are provided. A corresponding one of the plurality of pixel electrodes 9a is connected to the high concentration drain region 1e. As will be described later, the source regions 1b and 1d and the drain regions 1c and 1e are doped with n-type or p-type dopants with a predetermined concentration depending on whether an n-type or p-type channel is formed in the semiconductor layer 1a. It is formed by doping. An n-type channel TFT has an advantage of high operating speed, and is often used as a pixel switching TFT 30 which is a pixel switching element. In the present embodiment, in particular, the data line 6a (source electrode) is composed of a light-shielding thin film such as a metal film such as Al or an alloy film such as metal silicide. Further, on the scanning line 3a (gate electrode), the gate insulating film 2 and the first interlayer insulating film 12 ′, a contact hole 5a leading to the high concentration source region 1d and a contact hole 8 leading to the high concentration drain region 1e are respectively provided. The formed second interlayer insulating film 4 is formed. The data line 6a (source electrode) is electrically connected to the high concentration source region 1d through the contact hole 5a to the source region 1b. Furthermore, on the data line 6a (source electrode) and the second interlayer insulating film 4, a third interlayer insulating film 7 in which a contact hole 8 to the high concentration drain region 1e is formed is formed. The pixel electrode 9a is electrically connected to the high concentration drain region 1e through the contact hole 8 to the high concentration drain region 1e. The above-described pixel electrode 9a is provided on the upper surface of the third interlayer insulating film 7 thus configured.
[0086]
The pixel switching TFT 30 preferably has an LDD structure as described above, but may have an offset structure in which impurity ions are not implanted into the low concentration source region 1b and the low concentration drain region 1c, and the gate electrode 3a is masked. Alternatively, a self-aligned TFT in which impurity ions are implanted at a high concentration to form high concentration source and drain regions in a self-aligning manner may be used.
[0087]
In the present embodiment, a single gate structure is employed in which only one gate electrode (data line 3a) of the pixel switching TFT 30 is arranged between the source-drain regions 1b and 1e. An electrode may be arranged. At this time, the same signal is applied to each gate electrode. If the TFT is configured with dual gates (double gates) or more in this way, leakage current between the channel and the source-drain region junction can be prevented, and the off-time current can be reduced. If at least one of these gate electrodes has an LDD structure or an offset structure, the off-current can be further reduced and a stable switching element can be obtained.
[0088]
Here, in general, the polysilicon layer such as the channel formation region 1a ′, the low concentration source region 1b, and the low concentration drain region 1c of the semiconductor layer 1a has a photoelectric current due to the photoelectric conversion effect of the polysilicon when light is incident thereon. In this embodiment, the data line 6a (source electrode) is a light-shielding metal such as Al so as to cover the scanning line 3a (gate electrode) from above. Since it is formed from a thin film, it is possible to effectively prevent incident light (that is, light from the upper side in FIG. 3) from entering at least the channel forming region 1a ′ and the LDD regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a. . Further, as described above, since the light shielding film 11a is provided below the pixel switching TFT 30, return light to at least the channel forming region 1a ′ and the LDD regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a (that is, In FIG. 3, the incidence of light from the lower side) can be effectively prevented.
[0089]
In FIG. 6, the first interlayer insulating film 12 ′ is composed of two insulating films 12 and 13. Such a configuration will be described in detail in the manufacturing process.
[0090]
(Second Embodiment of Liquid Crystal Device)
A second embodiment of the liquid crystal device will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the light shielding film 11a is not provided on the TFT array substrate 10 side, and the first interlayer insulating film 12 ′ is formed only in the region where the capacitor line 3b is formed under the data line 6a. It is different from the first embodiment in that it is formed in a concave shape. Needless to say, the light shielding film 11a may be provided as shown in FIG. FIG. 8 is a plan view of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes and the like are formed. FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG. In FIG. 9, the scales are different for each layer and each member so that each layer and each member have a size that can be recognized on the drawing. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0091]
In FIG. 8, the data line 6a
In the region surrounded by the thick line where the capacitor line 3b is formed below, the first interlayer insulating film 12 'is formed in a concave shape as shown in FIG. 9, and other capacitor lines 3b and pixel electrodes are formed. In a region substantially corresponding to 9a and the scanning line 3a, the first interlayer insulating film 12 ′ is formed in a relatively convex shape (in a planar shape).
[0092]
Therefore, only the region where the highest level difference is generated on the upper surface of the third interlayer insulating film 7 when no planarization process is performed as in the present embodiment, that is, only the region where the alignment defect of the liquid crystal is the most problematic. Since the flattening is performed by the concave depression of the one interlayer insulating film 12 ′, the flattening efficiency based on the cost and labor required for the flattening process is very good.
[0093]
In addition, the first interlayer insulating film 12 ′ shown in FIG. 9 may be composed of a single layer portion and a two layer portion as in the case of the first embodiment, and may be composed of only a single layer. Also good.
[0094]
In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the high-concentration drain region 1e of the semiconductor layer 1a extends along the data line 6a to serve as the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f. A capacitor is formed between the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f extending along the line 6a and the capacitor line (second storage capacitor electrode) 3b via the first interlayer insulating film 12 ′. . Further, planarization is achieved in a region where such a capacitor is formed.
[0095]
(Third embodiment of liquid crystal device)
A third embodiment of the liquid crystal device will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the first embodiment in that the light shielding film 11a is not provided on the TFT array substrate 10 side. FIG. 10 is a cross-sectional view of the liquid crystal device at a position corresponding to the CC ′ cross-section of FIG. In FIG. 10, the scale is different for each layer and each member so that each layer and each member can be recognized on the drawing. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0096]
As shown in FIG. 10, the liquid crystal device of the third embodiment is not provided with the light shielding film 11a as compared with FIG. 5 showing the first embodiment. Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0097]
Further, the first interlayer insulating film 12 ′ shown in FIG. 10 may be composed of a single layer portion and a two layer portion as in the case of the first embodiment, or may be composed of only a single layer. Also good.
[0098]
Therefore, the data line 6a in which the level difference is the highest on the upper surface of the third interlayer insulating film 7 when no flattening process is performed as in the present embodiment.
In both the region where the capacitor line 3b is formed below and the region where the capacitor line 3b is formed along the scanning line 3a, the first interlayer insulating film 12 ′ is flattened by the concave depression. .
[0099]
(Fourth Embodiment of Liquid Crystal Device)
A fourth embodiment of the liquid crystal device will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the TFT array substrate 10 also serves as the first interlayer insulating film 12 ′ as the base film of the semiconductor layer 1a, the first interlayer insulating film 12 ′ is not provided, and the light shielding film 11a is not provided. Different from the first embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the liquid crystal device at a position corresponding to the BB ′ cross section of FIG. In FIG. 11, the scales are different for each layer and each member so that each layer and each member have a size that can be recognized on the drawing. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0100]
As shown in FIG. 11, the liquid crystal device according to the fourth embodiment is not provided with the light shielding film 11a as compared with the first embodiment. Furthermore, there is no first interlayer insulating film 12 ′, and a first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1 f is formed directly on the TFT array substrate 10. And the data line 6a
In the region where the lower capacitor line 3b is formed, the second interlayer insulating film 4 is formed in a recessed shape, and thereby the upper surface of the third interlayer insulating film 7 is planarized. The region where the capacitor line 3b is formed along the scanning line 3a may be formed by recessing the second interlayer insulating film 4 in a concave shape, or as in the second embodiment. It is not necessary to flatten.
[0101]
Further, the second interlayer insulating film 4 shown in FIG. 11 may be composed of a single layer portion and a two-layer portion as in the case of the first interlayer insulating film 12 ′ in the first embodiment. You may comprise only from a single layer.
[0102]
In this way, it is possible to planarize using the second interlayer insulating film 4.
[0103]
Needless to say, a light shielding film 11a and a first interlayer insulating film 12 ′ may be provided as shown in FIG.
[0104]
(Fifth embodiment of liquid crystal device)
A fifth embodiment of the liquid crystal device will be described with reference to FIG. In the fifth embodiment, the TFT array substrate 10 also serves as the first interlayer insulating film 12 ′ as the base film of the semiconductor layer 1a, the first interlayer insulating film 12 ′ is not provided, and the light shielding film 11a is not provided. Different from the first embodiment. FIG. 12 is a cross-sectional view of the liquid crystal device at a position corresponding to the BB ′ cross section of FIG. In FIG. 12, the scale of each layer and each member is different in order to make each layer and each member recognizable on the drawing. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0105]
As shown in FIG. 12, the liquid crystal device according to the fourth embodiment is not provided with the light shielding film 11a as compared with the first embodiment. Furthermore, there is no first interlayer insulating film 12 ′, and a first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1 f is formed directly on the TFT array substrate 10. And the data line 6a
In the region where the lower capacitive line 3b is formed, the third interlayer insulating film 7 is formed in a concave shape, and thereby the upper surface of the third interlayer insulating film 7 is flattened. Note that the region where the capacitor line 3b is formed along the scanning line 3a may be formed by recessing the third interlayer insulating film 7 into a concave shape, or may be planarized as in the second embodiment. It is not necessary to flatten.
[0106]
The third interlayer insulating film 7 shown in FIG. 12 may be composed of a single layer portion and a two-layer portion, as in the case of the first interlayer insulating film 12 ′ in the first embodiment. You may comprise only from a single layer.
[0107]
As described above, the third interlayer insulating film 7 can be used for planarization.
[0108]
Needless to say, a light shielding film 11a and a first interlayer insulating film 12 ′ may be provided as shown in FIG.
[0109]
(Overall configuration of liquid crystal device)
The overall configuration of each embodiment of the liquid crystal device configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a plan view of the TFT array substrate 10 as viewed from the side of the counter substrate 20 together with the components formed thereon. FIG. It is H 'sectional drawing.
[0110]
In FIG. 13, a sealing material 52 is provided on the TFT array substrate 10 along the edge thereof, and in parallel with the inner side, for example, a light shielding peripheral parting made of the same or different material as the light shielding layer 23. 53 is provided. A data line driving circuit 101 and a mounting terminal 102 are provided along one side of the TFT array substrate 10 in a region outside the sealing material 52, and the scanning line driving circuit 104 extends along two sides adjacent to the one side. Is provided. Needless to say, if the delay of the scanning signal supplied to the scanning line 3a is not a problem, the scanning line driving circuit 104 may be provided on only one side. Further, the data line driving circuit 101 may be arranged on both sides along the side of the screen display area. For example, the odd-numbered data lines 6a supply an image signal from a data line driving circuit disposed along one side of the screen display area, and the even-numbered data lines extend along the opposite side of the screen display area. Alternatively, an image signal may be supplied from a data line driving circuit arranged in this manner. If the data lines 6a are driven in a comb-like shape in this way, the area occupied by the data line driving circuit can be expanded, so that a complicated circuit can be configured. Further, on the remaining side of the TFT array substrate 10, a plurality of wirings 105 are provided for connecting between the scanning line driving circuits 104 provided on both sides of the screen display area. Further, at least one corner portion of the counter substrate 20 is provided with a silver point 106 made of a conductive material for electrical conduction between the TFT array substrate 10 and the counter substrate 20. As shown in FIG. 14, the counter substrate 20 having substantially the same outline as the sealing material 52 shown in FIG. 13 is fixed to the TFT array substrate 10 by the sealing material 52.
[0111]
The data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 are electrically connected to the data line 6a (source electrode) and the scanning line 3a (gate electrode) by wiring. The data line driving circuit 101 receives an image signal converted into a form that can be displayed immediately from a control circuit (not shown), and the scanning line driving circuit 104 sequentially sends the gate voltage to the scanning line 3a in a pulsed manner. Thus, the data line driving circuit 101 sends a signal voltage corresponding to the image signal to the data line 6a (source electrode). Particularly in this embodiment, since the pixel switching TFT 30 is a p-Si (polysilicon) type TFT, the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 are formed in substantially the same process when the pixel switching TFT 30 is formed. It is also possible to form a complementary TFT to constitute, which is advantageous in manufacturing.
[0112]
Next, FIG. 15 shows a two-dimensional layout on the TFT array substrate 100 of the light shielding film 11b forming the light shielding wiring portion in the first embodiment.
[0113]
As shown in FIG. 15, the light shielding film 11a is routed so as to cover the scanning lines 3a, the capacitor lines 3b, and the data lines 6a in the screen display area in the peripheral parting 53, and is opposed to the outside of the screen display area. The wiring is made to pass through the lower part of the peripheral parting 53 on the substrate 20 and is connected to the constant potential line as shown in FIG. By wiring in this way, the dead space under the peripheral parting 53 can be used effectively, and the area for curing the sealing material can be widened. Further, the peripheral parting 53 provided on the counter substrate 20 may be provided on the TFT array substrate 10 with the same material as the light shielding film 11a and electrically connected to the light shielding films 11a and 11b. As described above, since the peripheral parting 53 is built in, the light shielding layer on the counter substrate 20 is not necessary, so that the accuracy in bonding the TF array substrate 10 and the counter substrate 20 can be ignored, and the transmittance does not vary. A bright liquid crystal device can be realized.
[0114]
In FIGS. 13 to 15, a precharge circuit for supplying a precharge signal of a predetermined voltage level to the plurality of data lines 6a in advance of the image signal is sampled on the TFT array substrate 10, and the image signal is sampled. In addition, a sampling circuit to be supplied to each of the plurality of data lines 6a, an inspection circuit for inspecting the quality, defects, etc. of the liquid crystal device during manufacture or at the time of shipment may be formed. Further, instead of providing the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 on the TFT array substrate 10, for example, a driving LSI mounted on a TAB (tape automated bonding substrate) is connected to the periphery of the TFT array substrate 10. You may make it connect electrically and mechanically via the anisotropic conductive film provided in the part.
[0115]
Although not shown in FIGS. 1 to 15, for example, a TN (twisted nematic) mode, respectively, is provided on the side on which the projection light of the counter substrate 20 is incident and on the side on which the emission light of the TFT array substrate 10 is emitted. Depending on the operation mode such as STN (super TN) mode, D-STN (double-STN) mode, and normally white mode / normally black mode, the polarizing film, retardation film, polarizing plate, etc. are in a predetermined direction. It is arranged with.
[0116]
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. 3 and 13 to 15.
[0117]
First, the data line driving circuit 101 that has received an image signal from the control circuit applies a signal voltage to the data line 6a (source electrode) at a timing and magnitude according to the image signal, and in parallel with this, the scanning line The drive circuit 104 sequentially applies a gate voltage to the scanning line 3a (gate electrode) at a predetermined timing in a pulsed manner, and the pixel switching TFT 30 is driven. Thereby, in the pixel switching TFT 30 to which the source voltage is applied when the gate voltage is turned on, the source regions 1d and 1b, the channel formed in the channel forming region 1a ′ of the semiconductor layer 1a, and the drain region 1c. Then, a voltage is applied to the pixel electrode 9a through 1e. The voltage of the pixel electrode 9a is held by the storage capacitor (see FIGS. 4 and 5) for a time that is, for example, three orders of magnitude longer than the time when the source voltage is applied.
[0118]
As described above, when a voltage is applied to the pixel electrode 9a, the alignment state of the liquid crystal in the portion of the liquid crystal layer 50 sandwiched between the pixel electrode 9a and the counter electrode 21 changes. In accordance with the applied voltage, incident light cannot pass through the liquid crystal part. In the normally black mode, incident light can pass through the liquid crystal part according to the applied voltage. The liquid crystal device 100 emits light having a contrast corresponding to the image signal.
[0119]
In particular, in this embodiment, since the interlayer insulating film is formed in a concave shape so that the pixel portion is flattened, liquid crystal alignment defects are reduced particularly in the vicinity of the region where the capacitor line is formed. Therefore, the liquid crystal device 100 can display a high-contrast and high-quality image.
[0120]
Since the liquid crystal device 100 described above is applied to a color liquid crystal projector, the three liquid crystal devices 100 are used as RGB light valves, and each panel is decomposed via a dichroic mirror for RGB color separation. The light of each color thus entered is incident as projection light. Therefore, in each embodiment, the counter substrate 20 is not provided with a color filter. However, in the liquid crystal device 100, an RGB color filter may be formed on the counter substrate 20 together with the protective film in a predetermined region facing the pixel electrode 9a where the light shielding layer 23 is not formed. In this way, the liquid crystal device of the present embodiment can be applied to a color liquid crystal device such as a direct-view type or a reflective type color liquid crystal television other than the liquid crystal projector. Furthermore, a microlens may be formed on the counter substrate 20 so as to correspond to one pixel. In this way, a bright liquid crystal device can be realized by improving the collection efficiency of incident light. Furthermore, a dichroic filter that produces RGB colors by using interference of light may be formed by depositing several layers of interference layers having different refractive indexes on the counter substrate 20. According to this counter substrate with a dichroic filter, a brighter color liquid crystal device can be realized.
[0121]
In the liquid crystal device 100, incident light is incident from the side of the counter substrate 20 as in the conventional case. However, when the light shielding film 11a is provided as in the first embodiment, the side of the TFT array substrate 10 is provided. Incident light may be incident from and may be emitted from the counter substrate 20 side. That is, even when the liquid crystal device 100 is attached to the liquid crystal projector in this way, it is possible to prevent light from entering the channel forming region 1a ′ and the LDD regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a, and display a high-quality image. Is possible. Heretofore, in order to prevent reflection on the back surface side of the TFT array substrate 100, it has been necessary to separately arrange an antireflection AR-coated polarizing plate or attach an AR film. However, in the first embodiment, the light shielding film 11a is formed between the surface of the TFT array substrate 10 and at least the channel formation region 1a ′ and the LDD regions 1b and 1c of the semiconductor layer 1a. There is no need to use a polarizing plate or an AR film coated with an AR coating, or to use a substrate in which the TFT array substrate 10 itself is subjected to an AR treatment. Therefore, according to the present embodiment, the material cost can be reduced, and it is very advantageous that the yield is not lowered due to dust, scratches and the like when the polarizing plate is attached. In addition, since the light resistance is excellent, even when a bright light source is used or polarization conversion is performed by a polarization beam splitter to improve light use efficiency, image quality degradation such as crosstalk due to light does not occur.
[0122]
Further, the switching element of the liquid crystal device 100 has been described as being a normal stagger type or coplanar type polysilicon TFT. However, the present invention is also applied to other types of TFTs such as an inverted stagger type TFT and an amorphous silicon TFT. The form of is effective.
[0123]
Further, in the liquid crystal device 100, the liquid crystal layer 50 is composed of nematic liquid crystal as an example. However, if polymer dispersed liquid crystal in which liquid crystal is dispersed as fine particles in a polymer is used, the alignment films 19 and 22 and the above-mentioned This eliminates the need for a polarizing film, a polarizing plate, and the like, and provides the advantages of high brightness and low power consumption of the liquid crystal device due to increased light utilization efficiency. Furthermore, when the liquid crystal device 100 is applied to a reflective liquid crystal device by forming the pixel electrode 9a from a metal film having a high reflectance such as Al, SH in which liquid crystal molecules are substantially vertically aligned in the absence of voltage application. (Super homeotropic) type liquid crystal may be used. Furthermore, in the liquid crystal device 100, the counter electrode 21 is provided on the counter substrate 20 side so as to apply an electric field (vertical electric field) perpendicular to the liquid crystal layer 50, but an electric field (horizontal) parallel to the liquid crystal layer 50 is provided. The pixel electrode 9a is composed of a pair of electrodes for generating a horizontal electric field so that an electric field is applied (that is, the TFT array substrate 10 side without providing a vertical electric field generating electrode on the counter substrate 20 side). It is also possible to provide a lateral electric field generating electrode. Using a horizontal electric field in this way is more advantageous in widening the viewing angle than using a vertical electric field. In addition, the present embodiment can be applied to various liquid crystal materials (liquid crystal phases), operation modes, liquid crystal alignments, driving methods, and the like.
[0124]
(Manufacturing process)
Next, a manufacturing process of the liquid crystal device having the above configuration will be described with reference to FIGS. 16 to 23 by taking the liquid crystal device of the first embodiment as an example. 16 to 19 are process diagrams showing each layer on the TFT array substrate side in each process corresponding to the BB ′ cross section of FIG. 4 including the characteristic portions in the first embodiment. Further, FIG. 20 to FIG. 23 are process diagrams showing each layer on the TFT array substrate side in each process corresponding to the DD ′ cross section of FIG. The steps (1) to (20) shown in these drawings are collectively performed as the same steps in different portions on the TFT array substrate 1.
[0125]
First, referring to FIGS. 16 to 19, a portion including the data line 3a corresponding to the BB ′ cross section of FIG. 4 and a capacitor line 3b and a first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f formed thereunder. The manufacturing process will be mainly described. Incidentally, the manufacturing process of the component shown in the AA ′ cross section of FIG. 3 and the manufacturing process of the component shown in the CC ′ cross section of FIG. 5 are the same as the processes shown in FIGS. Since these processes are performed in a lump, these manufacturing processes will be appropriately described for each process.
[0126]
As shown in step (1) in FIG. 16, a TFT array substrate 10 such as a quartz substrate or hard glass is prepared. Where preferably N 2 Annealing is performed in an inert gas atmosphere such as (nitrogen) and at a high temperature of about 900 to 1300 ° C., and pretreatment is performed so as to reduce distortion generated in the TFT array substrate 10 in a high-temperature process to be performed later. That is, the TFT array substrate 10 is heat-treated in advance at the same temperature or higher in accordance with the temperature at which the high temperature treatment is performed at the maximum temperature in the manufacturing process.
[0127]
A metal alloy film such as a metal such as Ti, Cr, W, Ta, Mo and Pd or a metal silicide is sputtered on the entire surface of the TFT array substrate 10 thus processed, and a layer thickness of about 1000 to 5000 mm, preferably Forms a light-shielding film 11 having a layer thickness of about 2000 mm.
[0128]
Subsequently, as shown in step (2), a resist mask corresponding to the pattern of the light shielding film 11a (see FIG. 1) is formed on the formed light shielding film 11 by photolithography, and light shielding is performed through the resist mask. The light shielding film 11a is formed by etching the film 11.
[0129]
Next, as shown in step (3), TEOS (tetraethyl orthosilicate) gas, TEB (tetraethyl boatrate) gas or the like is formed on the light shielding film 11a by, for example, atmospheric pressure or low pressure CVD. , TMOP (tetra-methyl-oxy-phosphate) gas, etc., and a first insulating film 12 (two layers) made of silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, BPSG, silicon nitride film, silicon oxide film, etc. A lower layer of the first interlayer insulating film 12 ′). The layer thickness of the first insulating film 12 is, for example, about 5000 to 20000 mm, and the thickness of the first insulating film 12 is determined according to the film thickness to be filled in a later step.
[0130]
Next, as shown in step (4), the region where the capacitor line 3b is to be formed (see FIGS. 1, 4 and 5) is etched, and the first insulating film 12 in this region is removed. Remove. Here, when the etching is performed by dry etching such as reactive etching or reactive ion beam etching, the first insulating film 12 can be removed anisotropically with almost the same size as a resist mask formed by photolithography. There is an advantage that it can be controlled easily according to the design dimensions. On the other hand, when wet etching is used at least, the opening region of the first insulating film 12 is widened due to isotropic properties, but the side wall surface of the opening portion can be formed in a tapered shape. For example, the polysilicon film 3 and the resist for forming the scanning line 3a are not left around the side wall of the opening without being etched or peeled off, and the yield is not reduced. As a method for forming the side wall surface of the opening portion of the first insulating film 12 in a tapered shape, the resist pattern may be retracted after dry etching and then dry etching may be performed again. Needless to say, dry etching and wet etching may be combined.
[0131]
Next, as shown in step (5), on the light shielding film 11a and the first insulating film 12, as in the case of the first insulating film 12, a second glass made of a silicate glass film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like. An insulating film 13 (an upper layer of the two first interlayer insulating films 12 ′) is formed. The layer thickness of the second insulating film 13 is, for example, about 1000 to 2000 mm. The second insulating film 13 may be planarized by performing an annealing process at about 900 ° C. to prevent contamination.
[0132]
Particularly in the present embodiment, the layer thicknesses of the first insulating film 12 and the second insulating film 13 that form the first interlayer insulating film 12 ′ are the data lines 6a as shown in FIG.
In the region where the capacitor line 3b is formed below, the pixel region is set to be substantially flat before the pixel electrode 9a is formed.
[0133]
Next, as shown in step (6), a monosilane gas and a disilane gas having a flow rate of about 400 to 600 cc / min on the second insulating film 13 in a relatively low temperature environment of about 450 to 550 ° C., preferably about 500 ° C. An amorphous silicon film is formed by low-pressure CVD using, for example, CVD at a pressure of about 20 to 40 Pa. Thereafter, an annealing treatment is performed in a nitrogen atmosphere at about 600 to 700 ° C. for about 1 to 10 hours, preferably 4 to 6 hours, so that the polysilicon film 1 has a thickness of about 500 to 2000 mm, preferably Is solid-phase grown to a thickness of about 1000 mm.
[0134]
At this time, when an n-channel type pixel switching TFT 30 is formed as the pixel switching TFT 30 shown in FIG. 3, Sb (antimony), As (arsenic), P (phosphorus), etc. are formed in the channel formation region. The dopant of the V group element is slightly doped by ion implantation or the like. When the pixel switching TFT 30 is a p-channel type, a dopant of a group III element such as B (boron), Ga (gallium), or In (indium) is slightly doped by ion implantation or the like. Note that the polysilicon film 1 may be directly formed by a low pressure CVD method or the like without going through an amorphous silicon film. Alternatively, the polysilicon film 1 may be formed by implanting silicon ions into a polysilicon film deposited by a low pressure CVD method or the like to make it amorphous (amorphized) and then recrystallizing it by annealing or the like.
[0135]
Next, as shown in step (7) of FIG. 17, the semiconductor layer 1a having a predetermined pattern as shown in FIG. 1 is formed by a photolithography process, an etching process, or the like. That is, in particular, the data line 6a
The first region extended from the semiconductor layer 1a (see FIG. 3) constituting the pixel switching TFT 30 is formed in a region where the capacitor line 3b is formed below and a region where the capacitor line 3b is formed along the scanning line 3a. A storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f is formed (see FIGS. 4 and 5).
[0136]
Next, as shown in step (8), the first storage capacitor electrode (semiconductor layer) 1f together with the semiconductor layer 1a constituting the pixel switching TFT 30 is heated at a temperature of about 900 to 1300 ° C., preferably about 1000 ° C. By oxidizing, a thermally oxidized silicon film having a relatively thin thickness of about 300 mm is formed, and a high temperature silicon oxide film (HTO film) or a silicon nitride film is further reduced to a relatively thin thickness of about 500 mm by a low pressure CVD method or the like. The capacitor forming insulating film 2 is formed together with the gate insulating film 2 (see FIG. 3) of the pixel switching TFT 30 having a multilayered structure (see FIGS. 4 and 5). As a result, the thickness of the first storage capacitor electrode 1f (semiconductor layer 1a) is about 300 to 1500 mm, preferably about 350 to 500 mm, and the capacity forming insulating film (gate insulating film) 2 is formed. The thickness is about 200 to 1500 mm, preferably about 300 to 1000 mm. By shortening the high-temperature thermal oxidation time in this way, it is possible to prevent warping due to heat, particularly when using a large wafer of about 8 inches. However, the capacitor forming insulating film 2 (gate insulating film 2) having a single layer structure may be formed only by thermally oxidizing the polysilicon layer 1.
[0137]
Although not particularly limited in the step (8), for example, P ions are dosed to the semiconductor layer portion to be the first storage capacitor electrode 1f at a dose of about 3 × 10. 12 / Cm 2 May be doped to reduce the resistance.
[0138]
Next, as shown in step (9), after the polysilicon layer 3 is deposited by a low pressure CVD method or the like, phosphorus (P) is thermally diffused to make the polysilicon film 3 conductive. Alternatively, a doped silicon film in which P ions are introduced simultaneously with the formation of the polysilicon film 3 may be used. As shown in the step (10), the capacitance line 3b is formed together with the scanning line 3a (gate electrode) having a predetermined pattern as shown in FIG. 1 by a photolithography process using a resist mask, an etching process, and the like. The layer thickness of these capacitance lines 3b (scanning lines 3a) is, for example, about 3500 mm.
[0139]
However, the capacitor line 3b and the scanning line 3a may be formed of a refractory metal film such as W or Mo or a metal silicide film instead of the polysilicon layer, or these metal film or metal silicide film and polysilicon. Multiple layers may be formed by combining films. In this case, if the capacitor line 3b and the scanning line 3a are arranged as a light shielding film corresponding to a part or the whole of the region covered by the light shielding layer 23, the light shielding property of the metal film or the metal silicide film makes it possible to It is also possible to omit some or all of them. In this case, in particular, there is an advantage that it is possible to prevent a decrease in the pixel aperture ratio due to a bonding deviation between the counter substrate 20 and the TFT array substrate 10.
[0140]
Next, as shown in step (11), when the pixel switching TFT 30 shown in FIG. 3 is an n-channel TFT having an LDD structure, the low concentration source region 1b and the low concentration drain region are first formed in the semiconductor layer 1a. In order to form 1c, the scanning line 3a (gate electrode) is used as a diffusion mask, and a dopant 200 of a V group element such as P is formed at a low concentration (for example, P ions are added to 1 to 3 × 10 3 13 / Cm 2 Dope). Thereby, the semiconductor layer 1a under the scanning line 3a (gate electrode) becomes a channel forming region 1a ′. The resistance of the capacitor line 3b and the scanning line 3a is also reduced by this impurity doping (see FIGS. 4 and 5).
[0141]
Subsequently, as shown in step (12) of FIG. 18, in order to form the high concentration source region 1b and the high concentration drain region 1c constituting the pixel switching TFT 30, the width of the scanning line 3a (gate electrode) is wider. After the resist layer 202 is formed on the scanning line 3a (gate electrode) with a wide mask, the dopant 201 of the V group element such as P is similarly used at a high concentration (for example, P ions are added to 1 to 3 × 10 3). 15 / Cm 2 Dope). When the pixel switching TFT 30 is a p-channel type, B or the like is used to form the low concentration source region 1b and the low concentration drain region 1c, the high concentration source region 1d and the high concentration drain region 1e in the semiconductor layer 1a. Doping is performed using a group III element dopant. When the LDD structure is used as described above, there is an advantage that the short channel effect can be reduced. For example, a TFT having an offset structure may be used without performing low-concentration doping, and a self-aligned TFT using an ion implantation technique using P ions, B ions, etc., with the scanning line 3a (gate electrode) as a mask. It is good.
[0142]
The resistance of the capacitor line 3b and the scanning line 3a is further reduced by doping the impurities (see FIGS. 4 and 5).
[0143]
In parallel with these steps, a data line driving circuit 101 and a scanning line driving circuit 104 having a complementary structure composed of an n-channel TFT and a p-channel TFT are formed on the periphery of the TFT array substrate 10. Thus, since the pixel switching TFT 30 is a polysilicon TFT in this embodiment, the data line driving circuit 101 and the scanning line driving circuit 104 can be formed in substantially the same process when the pixel switching TFT 30 is formed. This is advantageous in manufacturing.
[0144]
Next, as shown in step (13), the capacitor line 3b and the scanning line 3a are covered together with the scanning line 3a (gate electrode) in the pixel switching TFT 30 (see FIGS. 4 and 5), for example, at normal pressure or reduced pressure. A second interlayer insulating film 4 made of a silicate glass film such as NSG, PSG, BSG, or BPSG, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or the like is formed using a CVD method, TEOS gas, or the like. The layer thickness of the second interlayer insulating film 4 is preferably about 5000 to 15000 mm.
[0145]
Next, at the stage of step (14), as shown in FIG. 3, after annealing at about 1000 ° C. for about 20 minutes in order to activate the high concentration source region 1d and the high concentration drain region 1e, the data line 31 The contact hole 5a for the (source electrode) is formed by dry etching such as reactive etching or reactive ion beam etching. At this time, opening the contact hole 5a or the like by anisotropic etching such as reactive etching or reactive ion beam etching has an advantage that the opening shape can be made substantially the same as the mask shape. However, if a hole is formed by combining dry etching and wet etching, these contact holes 5a and the like can be tapered, so that there is an advantage that disconnection at the time of wiring connection can be prevented. Further, contact holes for connecting the scanning lines 3a and the capacitor lines 3b (see FIG. 5) with wirings (not shown) are also formed in the second interlayer insulating film 4 by the same process as the contact holes 5a.
[0146]
Next, as shown in step (15), on the second interlayer insulating film 4, a low resistance metal such as light-shielding Al or a metal silicide is formed on the second interlayer insulating film 4 by a sputtering process or the like, and the metal film 6 has a thickness of about 1000 to 5000 mm. The data line 6a (source electrode) is formed by a photolithography process, an etching process, and the like as shown in step (16).
[0147]
Next, as shown in step (17) of FIG. 19, NSG, PSG, BSG, BPSG is used to cover the data line 6a (source electrode) using, for example, atmospheric pressure or reduced pressure CVD method, TEOS gas, or the like. A third interlayer insulating film 7 made of a silicate glass film such as silicon nitride film or silicon oxide film is formed. The layer thickness of the third interlayer insulating film 7 is preferably about 5000 to 15000 mm.
[0148]
In the present embodiment, the first interlayer insulating film is formed in a concave shape in the region where the capacitor line 3b is formed, particularly by the steps (4) and (5) in FIG. ), The surface of the pixel region located above the capacitor line 3b becomes substantially flat. In the liquid crystal device 100, a flattening film may be further applied on the third interlayer insulating film 7 by spin coating or the like in order to further suppress alignment defects of liquid crystal molecules on the TFT array substrate 10 side, or A CMP process may be performed. Alternatively, the third interlayer insulating film 7 may be formed of a planarizing film. In the present embodiment, as shown in FIG. 4 to FIG. 6 and the like, the portion where the capacitor line or the like is formed by the concave depression of the first interlayer insulating film 12 ′ and the other portions are almost the same height. Therefore, in general, such a planarization process is not necessary. However, in order to display a higher quality image, even when performing further planarization in the uppermost layer portion in this way, the planarization film is very thin. This embodiment is very advantageous because it can be made or only a slight flattening process is required.
[0149]
Next, in the step of step (18), as shown in FIG. 3, in the pixel switching TFT 30, the contact hole 8 for electrically connecting the pixel electrode 9a and the high concentration drain region 1e is formed by reactive etching and reaction. It is formed by dry etching such as reactive ion beam etching. At this time, if the contact hole 8 is opened by anisotropic etching such as reactive etching or reactive ion beam etching, there is an advantage that the opening shape can be made substantially the same as the mask shape. However, if the hole is formed by combining dry etching and wet etching, the contact hole 8 can be tapered, so that an advantage of preventing disconnection at the time of wiring connection can be obtained.
[0150]
Next, as shown in step (19), a transparent conductive thin film 9 such as an ITO film is deposited on the third interlayer insulating film 7 by sputtering or the like to a thickness of about 500 to 2000 mm, and further, As shown in (20), the pixel electrode 9a is formed by a photolithography process, an etching process, or the like. When the liquid crystal device 100 is used for a reflective liquid crystal device, the pixel electrode 9a may be formed from an opaque material having a high reflectance such as Al.
[0151]
Subsequently, after applying a polyimide-based alignment film coating solution on the pixel electrode 9a, the alignment film 19 shown in FIG. 3 is subjected to a rubbing process so as to have a predetermined pretilt angle and in a predetermined direction. Is formed.
[0152]
On the other hand, for the counter substrate 20 shown in FIG. 3, a glass substrate or the like is first prepared, and the light shielding layer 23 and the light shielding peripheral parting 53 are formed through a photolithography process and an etching process after sputtering, for example, metal chromium. Is done. The light shielding layer 23 and the peripheral parting 53 may be formed of a metal material such as Cr, Ni, or Al, or a material such as resin black in which carbon or Ti is dispersed in a photoresist.
[0153]
Thereafter, a transparent conductive thin film such as ITO is deposited on the entire surface of the counter substrate 20 by sputtering or the like to a thickness of about 500 to 2000 mm, thereby forming the counter electrode 21. Further, the alignment film 22 is formed by applying a polyimide-based alignment film coating solution over the entire surface of the counter electrode 21 and then performing a rubbing process in a predetermined direction so as to have a predetermined pretilt angle.
[0154]
In the present embodiment, as described above, the rubbing process is performed in the direction from the scanning line 3a side adjacent to each other along the data line 6a toward the capacitance line 3b. As a result, the step S2 (see FIG. 5), which is difficult to rub due to its nature, is located near the center of the boundary region covered with the light shielding layer 23, and the alignment failure at this step S2 adversely affects the pixel opening region. There is little or no.
[0155]
Finally, the TFT array substrate 10 on which the respective layers are formed as described above and the counter substrate 20 are bonded together with a sealing material 52 so that the alignment films 19 and 22 face each other, and a space between the two substrates is obtained by vacuum suction or the like. Further, for example, a liquid crystal formed by mixing a plurality of types of nematic liquid crystals is sucked to form a liquid crystal layer 50 having a predetermined thickness.
[0156]
Next, with reference to FIGS. 20 to 23, a manufacturing process of a portion including a connection portion between the light shielding film and the constant potential line corresponding to the DD ′ cross section of FIG. 6 will be described.
[0157]
Step (1) to step (20) in FIG. 20 are performed as the same manufacturing process as step (1) to step (20) in FIG. 16 described above.
[0158]
That is, as shown in step (1) of FIG. 20, after the light shielding film 11 is formed on the entire surface of the TFT array substrate 10, as shown in step (2), the light shielding film 11b is formed by a photolithography process, an etching process, or the like. Form.
[0159]
Next, as shown in step (3), a first insulating film 12 (under the first interlayer insulating film 12 ′) is formed on the light shielding film 11b, and as shown in step (4), Etching is performed on a region where the connection portion is to be formed upward, and the first insulating film 12 in this region is removed. Here, when the etching is processed by dry etching such as reactive etching or reactive ion beam etching, the first insulating film 12 can be removed anisotropically with almost the same size as a resist mask formed by photolithography. There is an advantage that it can be easily controlled according to dimensions. On the other hand, when wet etching is used at least, the opening region of the first insulating film 12 is widened due to isotropic properties, but the side wall surface of the opening portion can be formed in a tapered shape. For example, a polysilicon film or a resist for forming the scanning line 3a does not remain around the side wall of the opening without being etched or peeled off, and the yield is not reduced. As a method for forming the side wall surface of the opening portion of the first insulating film 12 in a tapered shape, the resist pattern may be retracted after dry etching and then dry etching may be performed again.
[0160]
Thereafter, as shown in step (5), the second insulating film 13 (the upper layer of the two first interlayer insulating films 12 ′) is formed on the light shielding film 11b and the first insulating film 12.
[0161]
Next, as shown in step (6), after an amorphous silicon film is formed on the second insulating film 13, the polysilicon film 1 is solid-phase grown.
[0162]
Next, in steps (7) and (8) of FIG. 21, the formation of the semiconductor layer 1a and the gate insulating film 2 in the pixel portion is waited, and then the polysilicon layer 3 is once deposited as shown in step (9). Thereafter, as shown in step (10), the polysilicon layer 3 is completely removed at this connection portion.
[0163]
Next, as shown in step (11) in FIG. 21 and step (12) in FIG. 22, doping of impurity ions for the semiconductor layer 1a is completed.
[0164]
Next, as shown in step (13), the second interlayer insulating film 4 is formed so as to cover the first insulating film 13, and as shown in step (14), the light shielding film 11b and the constant potential line 6b are formed. A contact hole 5 b for connection is opened in the second interlayer insulating film 4. At this time, since only the second insulating film 13 of the first interlayer insulating film 12 ′ is formed below the second interlayer insulating film 4, the second interlayer insulating film is formed on the high concentration source region 1d of the semiconductor layer 1a. The film 4 can be opened at once by the same etching process as the process of forming the contact hole 5a (process (14) in FIG. 18).
[0165]
Next, as shown in step (15), after depositing Al or the like as the metal film 6 on the second interlayer insulating film 4 by sputtering or the like, as shown in step (16), a photolithography step, The constant potential line 6b made of the same layer (Al, etc.) as the data line is formed by an etching process or the like.
[0166]
Next, as shown in step (17) of FIG. 23, the third interlayer insulating film 7 is formed so as to cover the constant potential line 6b and the second interlayer insulating film 4.
[0167]
Next, in step (18), after waiting for the contact hole 8 shown in FIG. 3 to be opened, a transparent conductive material such as an ITO film is formed on the third interlayer insulating film 7 as shown in step (19). The conductive thin film 9 is once deposited, and all of this portion is removed by a photolithography process, an etching process, etc., as shown in step (20).
[0168]
As described above, according to the manufacturing method of the liquid crystal device in the present embodiment, the second interlayer insulating film 4 and the contact hole 5b for connecting the light shielding film 11b and the constant potential line 6b are provided up to the light shielding film 11b. The first insulating film 13 (upper layer of the first interlayer insulating film) is opened, and at the same time, a second interlayer insulating layer is formed as a contact hole 5a for connecting the pixel switching TFT 30 and the data line 6a up to the semiconductor layer 1a. The membrane 4 is opened. Therefore, these two types of contact holes 5a and 5b can be opened collectively, which is advantageous in manufacturing. For example, by wet etching with the selection ratio set to an appropriate value, it is possible to open such two types of contact holes 5a and 5b all at a predetermined depth. In particular, the process of opening these contact holes is facilitated according to the depth of the concave portion of the first interlayer insulating film. A contact hole opening process (such as a photolithography process and an etching process) for connecting the light shielding film and the constant potential line can be eliminated, so that an increase in manufacturing cost and a decrease in yield due to an increase in processes are not caused.
[0169]
As described above, according to the manufacturing process in the present embodiment, the layer thickness of the first interlayer insulating film 12 ′ in the recessed portion is made relatively easy by managing the layer thickness of the second insulating film 13. Reliable and highly accurate control. Therefore, the thickness of the first interlayer insulating film 12 ′ in the recessed portion can be made very thin.
[0170]
When the first interlayer insulating film 12 is composed of a single layer, the steps (1), (4), and (5) shown in FIGS. ) To (20) may be performed. That is, in step (3), a slightly thick single-layer first interlayer insulating film 12 is deposited on the light shielding film 11a, for example, about 10,000 to 15000 mm, and in step (4), the capacitor line 3b is formed. Etching is performed on a region to be formed above, and the first interlayer insulating film 12 in this region is left with a thickness of about 1000 to 2000 mm. Then, step (5) is omitted. Also in this case, the layer thickness of the unetched portion of the first interlayer insulating film 12 and the layer thickness of the etched portion are set so that the pixel region becomes substantially flat before the pixel electrode 9a is formed later. . Thus, if the first interlayer insulating film 12 is composed of a single layer, it is not necessary to increase the number of layers as compared with the conventional case, and the layer thicknesses of the recessed and recessed portions are etched. Control by time management is convenient because it can be flattened.
[0171]
(Electronics)
Next, an embodiment of an electronic apparatus including the liquid crystal device 100 described in detail above will be described with reference to FIGS.
[0172]
First, FIG. 24 shows a schematic configuration of an electronic apparatus including the liquid crystal device 100 as described above.
[0173]
In FIG. 24, the electronic apparatus includes a display information output source 1000, a display information processing circuit 1002, a drive circuit 1004, a liquid crystal device 100, a clock generation circuit 1008, and a power supply circuit 1010. The display information output source 1000 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a memory such as an optical disk device, a tuning circuit that tunes and outputs an image signal, and the like. Based on this, display information such as an image signal in a predetermined format is output to the display information processing circuit 1002. The display information processing circuit 1002 is configured to include various known processing circuits such as an amplification / polarity inversion circuit, a phase expansion circuit, a rotation circuit, a gamma correction circuit, and a clamp circuit, and a display input based on a clock signal. A digital signal is sequentially generated from the information and is output to the drive circuit 1004 together with the clock signal CLK. The drive circuit 1004 drives the liquid crystal device 100. The power supply circuit 1010 supplies predetermined power to the above-described circuits. Note that the drive circuit 1004 may be mounted on the TFT array substrate constituting the liquid crystal device 100, and in addition to this, the display information processing circuit 1002 may be mounted.
[0174]
Next, FIGS. 25 to 28 show specific examples of the electronic apparatus configured as described above.
[0175]
In FIG. 25, a liquid crystal projector 1100 as an example of an electronic device prepares three liquid crystal modules including the liquid crystal device 100 in which the drive circuit 1004 described above is mounted on a TFT array substrate, and RGB light valves 100R and 100G, respectively. And as a projector used as 100B. In the liquid crystal projector 1100, when projection light is emitted from a lamp unit 1102 of a white light source such as a metal halide lamp, light components R, G, and R corresponding to the three primary colors of RGB are obtained by three mirrors 1106 and two dichroic mirrors 1108. The light is divided into B and led to the light valves 100R, 100G, and 100B corresponding to the respective colors. At this time, in particular, the B light is guided through a relay lens system 1121 including an incident lens 1122, a relay lens 1123, and an exit lens 1124 in order to prevent light loss due to a long optical path. The light components corresponding to the three primary colors modulated by the light valves 100R, 100G, and 100B are synthesized again by the dichroic prism 1112 and then projected as a color image on the screen 1120 via the projection lens 1114.
[0176]
In this embodiment, in particular, since the light shielding film is also provided on the lower side of the TFT, the reflected light and the projection light by the projection optical system in the liquid crystal projector based on the projection light from the liquid crystal device 100 pass. Even if reflected light from the surface of the TFT array substrate or a part of projection light that penetrates the dichroic prism 1112 after being emitted from another liquid crystal device is incident as return light from the TFT array substrate side, It is possible to sufficiently shield light from a channel region such as a switching TFT. For this reason, even if a prism suitable for miniaturization is used in the projection optical system, an AR film for preventing return light is attached between the TFT array substrate of each liquid crystal device and the prism, or an AR film treatment is applied to the polarizing plate. It is very advantageous to make the configuration small and simple.
[0177]
In FIG. 26, a laptop personal computer (PC) 1200 compatible with multimedia, which is another example of an electronic device, includes the above-described liquid crystal device 100 in a top cover case, and further includes a CPU, a memory, a modem, and the like. And a main body 1204 in which a keyboard 1202 is incorporated.
[0178]
In FIG. 27, a pager 1300 as another example of an electronic device includes a liquid crystal device 100 in which the above-described driving circuit 1004 is mounted on a TFT array substrate in a metal frame 1302 to form a liquid crystal display module. A guide 1306, a circuit board 1308, first and second shield plates 1310 and 1312, two elastic conductors 1314 and 1316, and a film carrier tape 1318 are accommodated. In the case of this example, the display information processing circuit 1002 (see FIG. 24) described above may be mounted on the circuit substrate 1308 or on the TFT array substrate of the liquid crystal device 100. Further, the above-described drive circuit 1004 can be mounted on the circuit board 1308.
[0179]
27 is a pager, a circuit board 1308 and the like are provided. However, in the case of the liquid crystal device 100 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are mounted to form a liquid crystal module, the liquid crystal device 100 fixed in the metal frame 1302 is used as or in addition to the liquid crystal device. As a backlight type liquid crystal device incorporating the light guide 1306, it is possible to produce, sell, use, and the like.
[0180]
As shown in FIG. 28, in the case of the liquid crystal device 100 in which the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 are not mounted, an IC 1324 including the driving circuit 1004 and the display information processing circuit 1002 is mounted on a polyimide tape 1322. (Tape Carrier Package) 1320 can be physically and electrically connected to the periphery of the TFT array substrate 10 via an anisotropic conductive film to produce, sell, use, etc. as a liquid crystal device Is possible.
[0181]
In addition to the electronic devices described above with reference to FIGS. 25 to 28, a liquid crystal television, a viewfinder type or a monitor direct-view type video tape recorder, a car navigation device, an electronic notebook, a calculator, a word processor, an engineering workstation ( EWS), a mobile phone, a video phone, a POS terminal, a device provided with a touch panel, and the like are examples of the electronic device shown in FIG.
[0182]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize various electronic devices including the liquid crystal device 100 with high manufacturing efficiency, high contrast, and high-quality image display.
[0183]
【The invention's effect】
According to the liquid crystal device of the present invention, the space under the data line that cannot be used as the pixel opening region and the space at the pixel boundary along the scanning line can be effectively used to provide the storage capacitance to the pixel electrode. The pixel portion located above the data line is flattened, and liquid crystal alignment defects that are most likely to occur in the vicinity of the pixel portion can be efficiently reduced, and high-contrast and high-definition image display is possible. . On the other hand, by performing rubbing treatment in a predetermined direction, it is possible to place a portion where it is difficult to properly perform rubbing treatment and where liquid crystal alignment is likely to occur at a position that does not adversely affect image display. It is also possible to increase it. In particular, when the scanning line inversion driving method (1H inversion driving method) is used, this effect is remarkable. In addition, the storage capacity of the pixel electrode can be efficiently increased in a limited space by using the thin insulating film portion as a capacitor forming insulating film. Further, the storage capacity can be increased more efficiently by using a light shielding film disposed below the TFT. Furthermore, the connection between the light shielding film and the constant potential source can be facilitated.
[0184]
On the other hand, according to the method for manufacturing a liquid crystal device of the present invention, the liquid crystal device of the present invention can be manufactured by relatively simple process control or a highly reliable process. In addition, it is possible to efficiently increase the storage capacity of the pixel electrode by making the capacity forming insulating film very thin. Furthermore, it is possible to reduce the cost of the liquid crystal device by opening various contact holes at once.
[0185]
In addition, according to the electronic device of the present invention, deterioration in image quality due to liquid crystal alignment failure is reduced, high-contrast and high-quality image display is possible, and low-cost liquid crystal projectors, personal computers, pagers, etc. Various electronic devices can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a TFT array substrate provided with a data line, a scanning line, a pixel electrode, a light shielding film, and the like provided in the liquid crystal device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a TFT array substrate showing a connection portion between a light shielding film and a constant potential line in the first embodiment.
3 is a cross-sectional view of a liquid crystal device showing a cross section AA ′ in FIG. 1 together with a counter substrate and the like.
4 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
6 is a cross-sectional view of a liquid crystal device showing a cross section along DD ′ of FIG. 1 together with a counter substrate and the like.
FIG. 7 is an explanatory diagram schematically showing disclination due to the influence of a lateral electric field in a TN liquid crystal for various driving methods.
FIG. 8 is a plan view of a TFT array substrate on which data lines, scanning lines, pixel electrodes, and the like are provided in the liquid crystal device according to the second embodiment of the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ of FIG.
FIG. 10 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal device according to a third embodiment of the present invention at a location corresponding to the CC ′ cross-section of FIG.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal device according to a fourth embodiment of the present invention at a location corresponding to the BB ′ cross section of FIG.
FIG. 12 is a partial cross-sectional view of a liquid crystal device according to a fifth embodiment of the present invention at a location corresponding to the BB ′ cross section of FIG.
FIG. 13 is a plan view showing an overall configuration of a liquid crystal device in the present embodiment.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an overall configuration of a liquid crystal device in the present embodiment.
FIG. 15 is a plan view on a TFT array substrate showing a two-dimensional layout of a light shielding film forming a light shielding wiring;
16 is a process chart (part 1) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG. 4; FIG.
FIG. 17 is a process diagram (part 2) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG.
18 is a process chart (part 3) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG. 4; FIG.
FIG. 19 is a process chart (part 4) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG. 4;
20 is a process chart (part 1) illustrating a manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG. 6; FIG.
FIG. 21 is a process diagram (part 2) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part illustrated in FIG. 6;
22 is a process diagram (part 3) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order with respect to the part illustrated in FIG. 6; FIG.
FIG. 23 is a process diagram (part 4) illustrating the manufacturing process of the embodiment of the liquid crystal device in order for the part shown in FIG. 6;
FIG. 24 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an electronic apparatus according to the invention.
FIG. 25 is a cross-sectional view illustrating a liquid crystal projector as an example of an electronic apparatus.
FIG. 26 is a front view showing a personal computer as another example of an electronic apparatus.
FIG. 27 is an exploded perspective view showing a pager as an example of an electronic apparatus.
FIG. 28 is a perspective view showing a liquid crystal device using TCP as an example of an electronic apparatus.
[Explanation of symbols]
1a ... Semiconductor layer
1a '... Channel forming region
1b: low concentration source region (source side LDD region)
1c: Low concentration drain region (drain side LDD region)
1d ... High concentration source region
1e ... High concentration drain region
1f: first storage capacitor electrode
2 ... Capacitor-forming insulating film (gate insulating film)
3a: Scanning line (gate electrode)
3b: Capacitance line (second storage capacitor electrode)
4. Second interlayer insulating film
5a, 5b ... contact holes
6a: Data line (source electrode)
6b ... constant potential line
7 ... Third interlayer insulating film
8 ... Contact hole
9a: Pixel electrode
10 ... TFT array substrate
11a, 11b ... light shielding film (third storage capacitor electrode)
12 ... 1st insulating film (lower layer of 1st interlayer insulating film)
12 '... 1st interlayer insulation film
13 ... Second insulating film (upper layer of first interlayer insulating film)
19 ... Alignment film
20 ... Counter substrate
21 ... Counter electrode
22 ... Alignment film
23 ... Light shielding layer
30 ... TFT
50 ... Liquid crystal layer
52 ... Sealing material
53.
70 ... Storage capacity
100 ... Liquid crystal device
101: Data line driving circuit
104: Scanning line driving circuit

Claims (9)

一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜とを備えており、
前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間に遮光膜が設けられ、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、
前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成されていることを特徴とする液晶装置。
Liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines, and the plurality of data lines and scanning lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of thin film transistors, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a semiconductor layer constituting a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors A plurality of first storage capacitor electrode portions electrically connected to the drain region and extending under the data line and extending along the scan line; the data line and the plurality of first storages; A second storage which is disposed below the data line and between the plurality of first storage capacitor electrode portions extending along the scanning line and facing each other via an insulating film. Capacitive power A plurality of capacitor lines each including a portion, a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and between the second storage capacitor electrode portion and the data line. A second interlayer insulating film disposed, and a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode,
A light shielding film is provided between the one substrate and the first interlayer insulating film, and the light shielding film is at least one of a portion below the data line and a portion along the scanning line of the first storage capacitor electrode portion. And a third storage capacitor electrode portion provided at a position facing through the first interlayer insulating film,
The liquid crystal device according to claim 1, wherein the first interlayer insulating film is formed so that a region facing the capacitor line is recessed in a concave shape.
前記画素電極上に配置されており、隣接して並べられた一対の走査線及び容量線に対して前記走査線の側から前記容量線の側に向う前記データ線に沿った方向でラビング処理された配向膜と、
前記一対の走査線及び容量線を前記走査線に沿った一本の帯部でまとめて覆う遮光層とを更に備えたことを特徴とする請求項1に記載の液晶装置。
A rubbing process is performed in a direction along the data line from the scanning line side to the capacitance line side with respect to a pair of adjacent scanning lines and capacitance lines arranged on the pixel electrode. An alignment film,
The liquid crystal device according to claim 1, further comprising: a light shielding layer that covers the pair of scanning lines and the capacitor line together with a single band portion along the scanning lines.
前記基板と前記第1層間絶縁膜との間に設けられた遮光膜は、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置にも設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の液晶装置。  The light shielding film provided between the substrate and the first interlayer insulating film is also provided at a position where at least channel forming regions of the plurality of thin film transistors overlap each other when viewed from the one substrate side. The liquid crystal device according to claim 1 or 2. 前記第1層間絶縁膜は、前記第3蓄積容量電極部と前記第1蓄積容量電極部との間の領域が前記凹状に窪んで形成されたことを特徴とする請求項3に記載の液晶装置。  4. The liquid crystal device according to claim 3, wherein the first interlayer insulating film is formed such that a region between the third storage capacitor electrode portion and the first storage capacitor electrode portion is recessed in the concave shape. . 前記遮光膜は、定電位源に接続されなり、前記第1層間絶縁膜は、前記遮光膜と前記定電位源とが接続される位置において、前記凹状に窪んで形成されると共に開孔されたことを特徴とする請求項3又は4に記載の液晶装置。  The light shielding film is connected to a constant potential source, and the first interlayer insulating film is formed in the concave shape and opened at a position where the light shielding film and the constant potential source are connected. The liquid crystal device according to claim 3, wherein the liquid crystal device is a liquid crystal device. 一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けれた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜と、前記基板と前記第1層間絶縁膜との間において、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置に設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、
前記凹状に窪んだ部分の側壁をウエットエッチングでテーパ状に形成する工程を含むことを特徴とする液晶装置の製造方法。
Liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines, and the plurality of data lines and scanning lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of thin film transistors, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a semiconductor layer constituting a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors A plurality of first storage capacitor electrode portions electrically connected to the drain region and extending under the data line and extending along the scan line; the data line and the plurality of first storages; A second storage which is disposed below the data line and between the plurality of first storage capacitor electrode portions extending along the scanning line and facing each other via an insulating film. Capacitance electrode A plurality of capacitor lines each including a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode part, and between the second storage capacitor electrode part and the data line. The plurality of thin film transistors between the second interlayer insulating film, the third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode, and the substrate and the first interlayer insulating film. A light shielding film provided at a position overlapping at least the channel formation region when viewed from the one substrate side, and the light shielding film includes a portion below the data line of the first storage capacitor electrode portion and the scanning line. Including a third storage capacitor electrode portion provided at a position facing at least one of the portions along the first interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film is a region facing the capacitor line Formed in a concave shape A method of manufacturing a liquid crystal device,
A method of manufacturing a liquid crystal device, comprising the step of forming a side wall of the recessed portion in a tapered shape by wet etching.
一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜と、前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間に設けられた遮光膜と、前記遮光膜の前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部とを備え、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、
前記走査線及び容量線を一対にして隣接して並べるように前記第1層間絶縁膜上に形成する工程と、前記画素電極上及び前記画素電極が形成されていない前記第3層間絶縁膜の部分上に配向膜を形成する工程と、該配向膜を、前記一対の走査線及び容量線に対して前記走査線の側から前記容量線の側に向う前記データ線に沿った方向でラビング処理する工程とを備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
Liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines, and the plurality of data lines and scanning lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of thin film transistors, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a semiconductor layer constituting a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors A plurality of first storage capacitor electrode portions electrically connected to the drain region and extending under the data line and extending along the scan line; the data line and the plurality of first storages; A second storage which is disposed below the data line and between the plurality of first storage capacitor electrode portions extending along the scanning line and facing each other via an insulating film. Capacitive power A plurality of capacitor lines each including a portion, a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and between the second storage capacitor electrode portion and the data line. A second interlayer insulating film disposed; a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode; and provided between the one substrate and the first interlayer insulating film. The light shielding film is provided at a position facing at least one of the light shielding film and at least one of the first storage capacitor electrode portion under the data line and the portion along the scanning line through the first interlayer insulating film. A third storage capacitor electrode portion, wherein the first interlayer insulating film is a method of manufacturing a liquid crystal device in which a region facing the capacitor line is formed in a concave shape,
A step of forming the scanning line and the capacitor line on the first interlayer insulating film so as to be adjacent to each other; and a portion of the third interlayer insulating film on the pixel electrode and where the pixel electrode is not formed Forming an alignment film thereon, and rubbing the alignment film with respect to the pair of scanning lines and the capacitance line in a direction along the data line from the scanning line side toward the capacitance line side. And a liquid crystal device manufacturing method.
一対の基板間に液晶が封入されてなり、該一対の基板の一方の基板上に複数のデータ線と、該複数のデータ線に交差する複数の走査線と、前記複数のデータ線及び走査線に対応して設けられた複数の薄膜トランジスタと、該複数の薄膜トランジスタに対応して設けられた複数の画素電極と、該複数の薄膜トランジスタのドレイン領域及びソース領域を構成する半導体層と同一材料からなり前記ドレイン領域に電気的に接続されると共に前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された複数の第1蓄積容量電極部と、前記データ線と前記複数の第1蓄積容量電極部との間において前記データ線下に延設され、かつ前記走査線に沿って延設された前記複数の第1蓄積容量電極部と絶縁膜を介して各々対向配置された第2蓄積容量電極部を各々含む複数の容量線と、前記一方の基板及び前記第1蓄積容量電極部の間に配置されている第1層間絶縁膜と、前記第2蓄積容量電極部及び前記データ線の間に配置されている第2層間絶縁膜と、前記データ線及び前記画素電極の間に配置されている第3層間絶縁膜とを備え、前記一方の基板と前記第1層間絶縁膜との間において、前記複数の薄膜トランジスタの少なくともチャネル形成用領域を前記一方の基板の側から見て各々重なる位置に設けられた遮光膜とを備え、前記遮光膜は前記第1蓄積容量電極部の前記データ線下の部分及び前記走査線に沿う部分のうち少なくとも一方と前記第1層間絶縁膜を介して対向する位置に設けられた第3蓄積容量電極部を含んでおり、前記第1層間絶縁膜は、前記容量線に対向する領域が凹状に窪んで形成される液晶装置の製造方法であって、
前記一方の基板上の所定領域に前記遮光膜を形成する工程と、
前記接続される位置に対応する部分が前記凹状に窪むように前記一方の基板及び遮光膜上に前記第1層間絶縁膜を形成する工程と、
前記第1層間絶縁膜上に前記薄膜トランジスタを形成する工程と、
前記薄膜トランジスタ及び第1層間絶縁膜上に第2層間絶縁膜を形成する工程と、
前記遮光膜と前記定電位源からの配線とを接続するためのコンタクトホールとして、前記接続される位置において前記遮光膜に至るまで前記第2及び第1層間絶縁膜を開孔すると同時に、前記薄膜トランジスタと前記データ線とを接続するためのコンタクトホールとして、前記薄膜トランジスタを構成する半導体層のソース領域に対向する位置において前記半導体層に至るまで前記第2及び第1層間絶縁膜を開孔する工程と
を備えたことを特徴とする液晶装置の製造方法。
Liquid crystal is sealed between a pair of substrates, a plurality of data lines on one of the pair of substrates, a plurality of scanning lines intersecting the plurality of data lines, and the plurality of data lines and scanning lines. A plurality of thin film transistors provided corresponding to the plurality of thin film transistors, a plurality of pixel electrodes provided corresponding to the plurality of thin film transistors, and a semiconductor layer constituting a drain region and a source region of the plurality of thin film transistors A plurality of first storage capacitor electrode portions electrically connected to the drain region and extending under the data line and extending along the scan line; the data line and the plurality of first storages; A second storage which is disposed below the data line and between the plurality of first storage capacitor electrode portions extending along the scanning line and facing each other via an insulating film. Capacitive power A plurality of capacitor lines each including a portion, a first interlayer insulating film disposed between the one substrate and the first storage capacitor electrode portion, and between the second storage capacitor electrode portion and the data line. A second interlayer insulating film disposed; and a third interlayer insulating film disposed between the data line and the pixel electrode; and between the one substrate and the first interlayer insulating film, A light shielding film provided at a position where at least channel forming regions of the plurality of thin film transistors overlap each other when viewed from the one substrate side, and the light shielding film is below the data line of the first storage capacitor electrode portion. A third storage capacitor electrode portion provided at a position facing at least one of the portion and the portion along the scanning line through the first interlayer insulating film, and the first interlayer insulating film includes the capacitor Area facing the line is concave A method of manufacturing a liquid crystal device which is recessed in formed,
Forming the light shielding film in a predetermined region on the one substrate;
Forming the first interlayer insulating film on the one substrate and the light shielding film so that a portion corresponding to the connected position is recessed in the concave shape;
Forming the thin film transistor on the first interlayer insulating film;
Forming a second interlayer insulating film on the thin film transistor and the first interlayer insulating film;
As the contact hole for connecting the light shielding film and the wiring from the constant potential source, the second and first interlayer insulating films are opened to the light shielding film at the connected position, and at the same time, the thin film transistor Opening the second and first interlayer insulating films as contact holes for connecting the semiconductor layer and the data line to the semiconductor layer at a position facing the source region of the semiconductor layer constituting the thin film transistor; A method of manufacturing a liquid crystal device, comprising:
請求項1から5のいずれかに記載の液晶装置を備えたことを特徴とする電子機器。  An electronic apparatus comprising the liquid crystal device according to claim 1.
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