JP3685178B2 - Ｔｆｔアレイ基板及び液晶表示パネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）駆動によるアクティブマトリクス駆動方式のＴＦＴアレイ基板及び液晶表示パネルの技術分野に属し、特に、液晶プロジェクタ等に用いられる、ＴＦＴの下側にブラックマトリクスを設けた形式の液晶表示パネルの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の液晶プロジェクタ等にライトバルブとして用いられる液晶表示パネルにおいては一般に、液晶層を挟んでＴＦＴアレイ基板に対向配置される対向基板の側から投射光が入射される。ここで、投射光がＴＦＴのａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）膜やｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜から構成されたチャネル形成用の領域に入射すると、この領域において光電変換効果により光電流が発生してしまいＴＦＴのトランジスタ特性が劣化する。このため、対向基板には、各ＴＦＴに夫々対向する位置に複数のブラックマトリクスと呼ばれる遮光層が形成されるのが一般的である。このようなブラックマトリクスは、Ｃｒ（クロム）などの金属材料や、カーボン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作られ、上述のＴＦＴのａ−Ｓｉ膜やｐ−Ｓｉ膜に対する遮光の他に、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。
【０００３】
更に、この種の液晶表示パネルにおいては特にトップゲート構造（即ち、ＴＦＴアレイ基板上においてゲート電極がチャネルの上側に設けられた構造）を採る正スタガ型またはコプレーナ型のａ−Ｓｉ又はｐ−ＳｉＴＦＴを用いる場合には、投射光の一部が液晶プロジェクタ内の投射光学系により戻り光として、ＴＦＴアレイ基板の側からＴＦＴのチャネルに入射するのを防ぐ必要がある。
【０００４】
このために、特開平９−１２７４９７号公報、特公平３−５２６１１号公報，特開平３−１２５１２３号公報、特開平８−１７１１０１号公報等では、石英基板等からなるＴＦＴアレイ基板上においてＴＦＴに対向する位置（即ち、ＴＦＴの下側）にも、遮光層を形成する技術を提案している。この遮光層により、ＴＦＴのｐ−Ｓｉ膜に対する戻り光の遮光が可能となるとされている。特にこの技術によれば、ＴＦＴアレイ基板上のブラックマトリクス形成工程の後に行われるＴＦＴ形成工程における高温処理により、遮光層が破壊されたり溶融したりしないようにするために、遮光層を不透明な高融点金属から形成するようにしている。
【０００５】
しかし、遮光層を高融点金属で形成した場合には、ＴＦＴと絶縁を図る必要があり、遮光層とＴＦＴとの間に絶縁層が設けられる。その結果、例えばトップゲート型ＴＦＴでは、ソース、ドレインとなるポリシリコン層と遮光層とが絶縁層を介して対向し、コンデンサを形成することになる。そして、遮光層はフローティング電位であるため、ポリシリコン層の電荷の影響を受けて、遮光層の電荷が変動する。逆にＴＦＴも遮光層の電荷の影響を受けることになり、この遮光層が本来のゲートとは別のゲートとして機能するおそれがある。すなわち、遮光層の持つ電荷に起因してＴＦＴにリーク電流が流れたり、あるいは、ＴＦＴにリーク電流が流れたり、あるいはＴＦＴのゲートに高い電圧を印加しなければ、ＴＦＴがオンしなくなる。このことは、ＴＦＴと遮光層とを絶縁する絶縁膜が薄い程顕著であり、これを防止するためには、遮光層の持つ電荷がＴＦＴに影響しない程のかなり厚い絶縁層を形成しなければならない。このような現象は、スイッチング素子として、バックツーバックダイオードを用いた場合も同様である。
【０００６】
そこで、このような問題を解決するために、遮光層を画素領域外でショートさせ、コンタクトホールを形成して接地電位あるいは対向電極電位もしくは負電位等の定電位を供給する配線に接続する技術が提案された。このような構成によれば、遮光層は定電位となるため、前記リーク電流の発生やＴＦＴの特性の劣化を防ぐことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術によれば、遮光層は高融点金属からなるため、遮光層が形成される石英基板等からなるＴＦＴアレイ基板との熱的相性が悪い。より具体的には、高温環境と常温環境とに置かれた場合には、遮光層とＴＦＴアレイ基板との熱膨張率等の物理的性質の差に起因して両者の間に応力が発生してしまう。このため、前記コンタクトホールが形成された絶縁膜に歪みが生じたり、コンタクトホールの開口部にクラックが入ることがあった。更に、遮光層自体にもクラックが発生することがあった。特に、前記コンタクトホールは、開孔径をほぼマスクの寸法通りに形成できるという理由から、異方性のエッチングにより形成されており、一般的には、反応性イオンエッチング、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矩形状の開口部を有するコンタクトホールとして形成される。従って、このような矩形状のコンタクトホールに作用する前記応力は不均一なものとなり、前記開口部の角部からクラックが入り易いという問題があった。
【０００８】
また、前記画素領域外における遮光層は、前記定電位配線との接触面積を増加させて安定した電位を得るために、大きなパターン幅で形成されており、前記高融点金属自体の応力が前記画素領域に比べて大きくなり、前記クラックが生じさせ易いという問題があった。
【０００９】
そして、以上のような歪み及びクラックが発生すると、前記コンタクトホール周辺における、ＴＦＴアレイ基板、層間絶縁層、定電位配線の各構成要素等に歪みが生じたり、クラックが入ってしまう。その結果、前記遮光層と前記定電位配線との電気的接続が不安定になり、前記遮光層を所定の定電位に維持できないという問題があった。
【００１０】
本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、コンタクトホールを形成して遮光層と定電位配線とを電気的に接続させる場合でも、コンタクトホール開口部及び遮光層に歪みやクラックを発生させることのない、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示パネルを提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に記載のＴＦＴアレイ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに重なる位置に設けられており導電性を有する遮光層と、前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続されるコンタクト部を備え、 前記コンタクト部は、前記遮光層とは異なる熱膨張率を有する基板上に形成されているとともに、複数に分割された部位を含むことを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに重なる位置に設けられており導電性を有する遮光層と、前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続されるコンタクト部を備え、前記コンタクト部は、前記遮光層とは異なる熱膨張率を有する基板上に形成されているとともに、前記コンタクト部にはスリットが設けられていることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、本発明に記載のＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層は高融点金属からなることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに重なる位置に設けられており導電性を有する遮光層と、前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続されるコンタクト部を備え、前記遮光層は、高融点金属から形成されてなり、前記コンタクト部は、前記ＴＦＴアレイ基板上に形成されているとともに、複数に分割された部位を含むことを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに重なる位置に設けられており導電性を有する遮光層と、前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続されるコンタクト部を備え、前記遮光層は、高融点金属から形成されてなり、前記コンタクト部は、前記ＴＦＴアレイ基板上に形成されているとともに、前記コンタクト部にはスリットが設けられていることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、本発明に記載のＴＦＴアレイ基板において、前記薄膜トランジスタは、ポリシリコン層を含み、前記ポリシリコン層と前記遮光層との間に前記絶縁膜が形成されてなることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに重なる位置に設けられており導電性を有する遮光層と、前記遮光層と前記薄膜トランジスタとの間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板において、前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続されるコンタクト部を備え、前記絶縁層が前記コンタクト部上にも形成されており、前記定電位配線は、前記絶縁層に設けられた円形状のコンタクトホールを介して前記コンタクト部に接続されてなることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、本発明に記載のＴＦＴアレイ基板において、前記コンタクトホールはテーパ状であることを特徴とする。
本発明に係るＴＦＴアレイ基板は、本発明に記載のＴＦＴアレイ基板において、前記コンタクトホールが前記複数の部位を避けて形成されてなることを特徴とする。
本発明に係る液晶表示パネルは、一対の基板間に液晶を挟持してなる液晶表示装置において、前記一対の基板のうち一方の基板が、本発明に記載のＴＦＴアレイ基板を含むことを特徴とする。
本発明係る液晶表示パネルは上記課題を解決するために、一対の第１及び第２基板と、該第１及び第２基板間に挟持された液晶と、前記第１基板の前記液晶に対面する側にマトリクス状に設けられた複数の透明な画素電極と、該複数の画素電極に夫々隣接する位置において前記第１基板に設けられており前記複数の画素電極を夫々スイッチング制御する複数のスイッチング素子と、前記複数のスイッチング素子に夫々対向する位置において前記第１基板と前記複数のスイッチング素子との間に夫々設けられた高融点金属からなる遮光層と、前記第１基板上に設けられ定電位源に接続される導電層と、前記複数の遮光層と前記複数のスイッチング素子との間、及び前記遮光層と前記導電層との間に設けられた層間絶縁層とを備え、前記遮光層は、スリットが形成されたコンタクト部を有し、該コンタクト部と前記導電層とは、前記層間絶縁層に形成された開口形状が円形状のコンタクトホールを介して電気的に接続されていてもよい。
【００１２】
本発明に係る液晶表示パネルによれば、高融点金属からなる遮光層は、スイッチング素子に対向する位置に設けられているので、第１基板の側から戻り光などの光が当該液晶表示パネルに入射しても、この光がスイッチング素子に入射するのを防ぐことが出来る。また、遮光層は、コンタクト部と定電位源に接続される導電層とが、層間絶縁層に形成されたコンタクトホールを介して接続されているので、遮光層の持つ電荷の影響は、スイッチング素子に対して一定となり、スイッチング素子のスイッチング動作に悪影響を及ぼすことがない。更に、前記コンタクト部には、スリットが設けられており、遮光層のパターンが所定の幅ごとに分割された形状を有している。従って、前記遮光層のコンタクト部は、高融点金属からなるにも拘わらず、石英等からなる第１基板及び高絶縁性ガラス等からなる層間絶縁層との熱的相性の悪さが緩和されている。より具体的には、高温環境と常温環境とに置かれた場合でも、遮光層のコンタクト部と層間絶縁層あるいは第１基板との熱膨張率等の物理的性質の差に起因して発生する両者間の応力が緩和されている。しかも、コンタクト部の面積の減少は、前記スリットの形成分のみなので、コンタクト部全体としては十分に大きな面積を確保することができ、導電層との電気的接続を行った場合の接触抵抗が低減されることになる。また、層間絶縁層に形成されるコンタクトホールは開口形状が円形状に形成されているので、前記応力はコンタクトホールの開口に対して均一に作用することになる。このため、前記コンタクトホールの開口にクラックが入ったり、或いは、前記遮光層のコンタクト部に歪みが生じたりクラックが入ったり、更には、該コンタクト部周辺の第１基板、導電層の各構成要素などに歪みが生じたり、クラックが入ってしまうのを阻止し得る。その結果、導電層とコンタクト部との電気的接続が確実に行われ、少ない接触抵抗により遮光層は安定して一定の電位に保たれることになり、前記スイッチング動作への悪影響が確実に防止される。
【００１３】
尚、本発明に係る液晶表示パネルにおいては、前記スイッチング素子を、正スタガ型あるいはコプレーナ型のｐ−ＳｉＴＦＴ（ポリシリコン薄膜トランジスタ）素子から構成し、前記複数のスイッチング素子に夫々対向する位置において前記第２基板の側にも、遮光層を設けてもよい。この場合特に、トップゲート型配置の中でチャネル形成用のｐ−Ｓｉ層又はａ−Ｓｉ層は、ゲート電極よりも第１基板に近い側に配置されるが、遮光層により第１基板の側からの戻り光などの光を遮光できる。同時に、第２基板の側からの光を第２基板に設けられた遮光層により遮光できる。そして、この場合に第２基板に設けられた遮光層にも、定電位源と接続される導電層との電気的接続のためのコンタクト部を設け、当該コンタクト部にスリットを設けると共に、当該コンタクト部と導電層との電気的接続のためのコンタクトホールの開口形状を円形状とすることにより、前記歪み及びクラックの発生を防止できる。
【００１４】
本発明に係る液晶表示パネルは上記課題を解決するために、本発明に記載の液晶表示パネルにおいて、前記第１基板は、石英基板であり、前記層間絶縁層は、ＮＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ及びＢＰＳＧのうちの少なくとも一つを含む高絶縁性ガラスであり、前記高融点金属は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｄのうちの少なくとも一つを含む金属シリサイドであることとしてもよい。
【００１５】
本発明に記載の液晶表示パネルによれば、金属シリサイドからなりシリコンを含む遮光層と、石英からなる第１基板や高絶縁性ガラスからなる層間絶縁層との熱的相性が良い。より具体的には、高温環境と常温環境とに置かれた場合でも、遮光層と第１基板や層間絶縁層との間で、熱膨張率等の物理的性質の差に起因して発生する応力が更に緩和される。
【００１６】
本発明に係る液晶表示パネルは上記課題を解決するために、本発明に記載の液晶表示パネルにおいて、前記スリットが形成された前記コンタクト部のパターン幅は１００μｍ以下であり、前記コンタクトホールの開口の直径は５０μｍ以下であることとしてもよい。
【００１７】
本発明に係る液晶表示パネルによれば、遮光層と導電層との電気的接続を行うためのコンタクト部は、スリットにより所定の幅ごとに分割された形状を有しており、そのパターン幅は１００μｍ以下に設定されている。従って、コンタクト部自体の前記応力が低減される。また、このようなパターン幅のコンタクト部と導電層との電気的接続を行うための前記コンタクトホールの開口の直径は５０μｍ以下に設定されているので、コンタクトホール作用する応力は均一になるだけでなく、作用する領域が十分に小さくなり、上述した歪みあるいはクラックの発生を確実に防ぐ。
【００１８】
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されよう。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態である液晶表示パネルの断面図である。尚、図１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。また図２は、図１に示したＴＦＴアレイ基板１上に形成される各種電極等の透視図である。
【００２１】
図１において、液晶表示パネル１００は、第１基板の一例を構成するＴＦＴアレイ基板１と、これに対向配置される第２基板の一例を構成する対向基板２とを備えている。ＴＦＴアレイ基板１は、例えば石英基板からなり、対向基板２は、例えばガラス基板からなる。
【００２２】
ＴＦＴアレイ基板１には、図２に示すように、マトリクス状に複数の透明な画素電極１１が設けられており、図１に示すようにその上側には、ラビング処理等の所定の配向処理が施された配向膜１２がその全面に渡って設けられている。画素電極１１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１２は例えば、ポリイミド薄膜などの有機薄膜からなる。
【００２３】
他方、対向基板２には、その全面に渡って共通電極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。共通電極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。
【００２４】
ＴＦＴアレイ基板１には、図１及び図２に示すように、複数の画素電極１１に夫々隣接する位置に、複数の画素電極１１を夫々スイッチング制御する、スイッチング素子の一例としての複数のＴＦＴトランジスタ３０が設けられている。
【００２５】
対向基板２には、更に、ブラックマトリクス２３が、ＴＦＴトランジスタ３０に対向する所定領域に設けられている。このようなブラックマトリクスは、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）などの金属材料や、カーボンやＴｉ（チタン）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作られ、ＴＦＴ３０のｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）層３２に対する遮光の他に、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。
【００２６】
このように構成され、画素電極１１と共通電極２１とが対面するように配置されたＴＦＴアレイ基板１と対向基板２との間には、シール剤５２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１１からの電界が印加されていない状態で配向膜１２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。シール剤５２は、二つの基板１及び２をそれらの周辺で張り合わせるための接着剤である。
【００２７】
ＴＦＴ３０に夫々対向する位置においてＴＦＴアレイ基板１と複数のＴＦＴ３０との間には、高融点金属からなる複数の遮光層３が設けられている。また、複数の遮光層３と複数のＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁層４１が設けられている。第１層間絶縁層４１は、ＴＦＴ３０を構成するｐ−Ｓｉ層３２を遮光層３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層間絶縁層４１は、ＴＦＴアレイ基板１の全面に形成されることにより、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１の表面の研磨時における荒れや、洗浄後に残る汚れ等でＴＦＴ３０の特性の劣化を防止する機能を有する。
【００２８】
第１層間絶縁層４１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、酸化シリコン膜等からなる。
【００２９】
遮光層３は、例えば、 Ｔｉ（チタン）、Ｃｒ（クロム）、Ｗ（タングステン）、Ｔａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）及びＰｄ（鉛）などの高融点金属からなる。より好ましくは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｄのうちの少なくとも一つを含む金属シリサイド（例えば、タングステンシリサイドＷＳｉ）からなる。このように金属シリサイドから構成すると、即ち、シリコンを遮光層の材料に含ませると、シリコンを含んでなる第１層間絶縁層４１との熱的相性が良くなる。より具体的には、高温環境と常温環境とに置かれた場合でも、遮光層３と第１層間絶縁層４１との間で、熱膨張率等の物理的性質の差に起因して発生する応力が緩和される。
【００３０】
遮光層３は図２に示すコンタクトホール８１を介して定電位配線８３に接続されており、定電位配線８３は、接地されているか、または定電位源に接続されている。このため、遮光層３の電位が変化することにより、ＴＦＴ３０のスイッチング特性等に悪影響を及ぼすことがない。但し、遮光層３は電気的に浮遊していも良いし、あるいは、遮光層３を後述の蓄積容量（図３参照）用の配線として使用することも可能である。
【００３１】
また、図１に示すように、ＴＦＴ３０は、ゲート電極３１（走査電極）、ゲート電極３１からの電界によりチャネルが形成されるｐ−Ｓｉ層３２、ゲート電極３１とｐ−Ｓｉ層３２とを絶縁するゲート絶縁層３３、ｐ−Ｓｉ層３２に形成されたソース領域３４、ソース電極３５（信号電極）、及びｐ−Ｓｉ層３２に形成されたドレイン領域３６を備えている。ドレイン領域３６には、複数の画素電極１１のうちの対応する一つが接続されている。ソース領域３４及びドレイン領域３６は後述のように、ｐ−Ｓｉ層３２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、ｐ型チャネルのＴＦＴは、ｐ型チャネルを形成するのが容易であるという利点がある。ソース電極３５（信号電極）は、画素電極１１と同様にＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜から構成してもよいし、Ａｌ等の金属膜や金属シリサイドなどの不透明な薄膜から構成してもよい。また、ゲート電極３１、ゲート絶縁層３３及び第１層間絶縁層４１の上には、ソース領域３４へ通じるコンタクトホール３７及びドレイン領域３６へ通じるコンタクトホール３８が夫々形成された第２層間絶縁層４２が形成されている。このソース領域３４へのコンタクトホール３７を介して、ソース電極３５（信号電極）はソース領域３４に電気的接続されている。更に、ソース電極３５（信号電極）及び第２絶縁層４２の上には、ドレイン領域３６へのコンタクトホール３８が形成された第３層間絶縁層４３が形成されている。このドレイン領域３６へのコンタクトホール３８を介して、画素電極１１はドレイン領域３６に電気的接続されている。前述の画素電極１１は、このように構成された第３層間絶縁層４３の上面に設けられている。尚、図２は、説明の都合上、画素電極１１のマトリクス状配列等を簡略化して示すためのものであり、実際の各電極は層間絶縁層の間や上をコンタクトホール等を介して配線されており、図１から分かるように３次元的により複雑な構成を有している。図１においては、コンタクトホール３８下にも遮光膜３が形成されているが、図２に示されるようにコンタクトホール３８下には図２に示されるように遮光膜を形成しない場合もある。しかし、遮光膜３はチャネル要理記及びＬＤＤ領域下には形成することが望ましい。
【００３２】
図１には示されていないが、図２及び図３に示すように、画素電極１１には蓄積容量７０が夫々設けられている。この蓄積容量７０は、より具体的には、ｐ−Ｓｉ層３２と同一工程により形成されるｐ−Ｓｉ層３２’、ゲート絶縁層３３と同一工程により形成される絶縁層３３’、ゲート電極３１と同一工程により形成される蓄積容量電極（容量線）３１’、第２及び第３層間絶縁層４２及び４３、並びに第２及び第３層間絶縁層４２及び４３を介して蓄積容量電極３１’に対向する画素電極１１の一部から構成されている。このように蓄積容量７０が設けられているため、デューティー比が小さくても高詳細な表示が可能とされる。尚、蓄積容量電極（容量線）３１’は、図２に示すように、ＴＦＴアレイ基板１の面上においてゲート電極（走査電極）３１と平行に設けられている。また前述のように、遮光層３を蓄積容量７０の配線として利用することも可能である。
【００３３】
ここで、一般には、チャネルが形成されるｐ−Ｓｉ層３２は、光が入射するとｐ−Ｓｉが有する光電変換効果により光電流が発生してしまいＴＦＴ３０のトランジスタ特性が劣化するが、本実施の形態では、対向基板２には各ＴＦＴ３０に夫々対向する位置に複数のブラックマトリクス２３が形成されているので、入射光が直接にｐ−Ｓｉ層３２に入射することが防止される。更にこれに加えて又は代えて、ゲート３１を上側から覆うようにソース電極３５（信号電極）をＡｌ等の不透明な金属薄膜から形成すれば、ブラックマトリクス２３と共に又は単独で、ｐ−Ｓｉ層３２への入射光（即ち、図１で上側からの光）の入射を効果的に防ぐことが出来る。
【００３４】
図２に示すように、以上のように構成された画素電極１１は、ＴＦＴアレイ基板１上にマトリクス状に配列され、各画素電極１１に隣接してＴＦＴ３０が設けられており、また画素電極１１の縦横の境界に夫々沿ってソース電極３５（信号電極）及びゲート電極３１（走査電極）が設けられている。尚、図２は、説明の都合上、画素電極１１のマトリクス状配列等を簡略化して示すためのものであり、実際の各電極は層間絶縁層の間や上をコンタクトホール等を介して配線されており、図１から分かるように３次元的により複雑な構成を有している。
【００３５】
次に、図４及び図５に基づいて本実施形態のアクティブマトリクス型液晶表示パネルの全体の構成について説明する。
【００３６】
図４は本実施形態における液晶表示パネルの平面図である。また、図５は、図４のＨ−Ｈ’線における液晶表示パネルの断面図を示す。
【００３７】
図４及び図５に示すように、本実施形態における液晶表示パネルにおいては、ＴＦＴアレイ基板１上のＸ側駆動用ドライバ回路１０１及びＹ側駆動用ドライバ回路１０２は、電荷の直流成分によりポリイミド等の配向膜１２，２２や液晶層５０の劣化を防ぐために、前記対向基板２の外周より外側に配置している。また、前記ＴＦＴアレイ基板１上に形成した画素電極１１の表面には、前記共通電極２１を有する対向基板２が、適当な間隔をおいて配置され、ＴＦＴ３０により構成される各画素と対向基板２とで形成される画面表示領域を、シール剤５２により封止している。更に、画面表示領域外側は、モジュールとして組み立てた際に光が漏れないように対向基板２上にブラックマトリクス２３と同一層で周辺見切り５３を形成する。なお、ＴＦＴアレイ基板１上には、対向基板２側に設けられた共通電極２１に、ＴＦＴアレイ基板１側から共通電極電位を供給するための上下基板導通用端子１０６が、所定の径を有する導電性接着剤を介在させて、対向基板２と導通を図るように構成されている。また、外部実装端子１０７は、前記対向基板２より外側の部分に配置され、ワイヤーボンディング、ＡＣＦ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）圧着等により外部ＩＣと接続される。
【００３８】
図１においては、Ｘ側駆動用ドライバ回路１０１と前記外部実装端子１０２のみが描かれているが、ＴＦＴアレイ基板１上にはその周辺部には、上述のようにＸ側駆動用ドライバ回路１０１及びＹ側駆動用ドライバ回路１０４が設けられており、図示しない配線によりソース電極３５（信号電極）及びゲート電極３１（走査電極）に夫々電気的接続されている。Ｘ側駆動用ドライバ回路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表示信号が入力され、Ｙ側駆動用ドライバ回路１０４がパルス的にゲート電極３１（走査電極）に順番にゲート電圧を送るのに合わせて、Ｘ側駆動用ドライバ回路１０１は表示信号に応じた信号電圧をソース電極３５（信号電極）に送る。本実施の形態では特に、ＴＦＴ３０はｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）タイプのＴＦＴであるので、ＴＦＴ３０の形成時に同一工程で、 Ｘ側駆動用ドライバ回路１０１及びＹ側駆動用ドライバ回路１０４を形成することも可能であり、製造上有利である。
【００３９】
尚、Ｘ側駆動用ドライバ回路１０１及びＹ側駆動用ドライバ回路１０４をＴＦＴアレイ基板１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１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。
【００４０】
また、図１乃至図５には示されていないが、対向基板２の投射光が入射する側及びＴＦＴアレイ基板１の投射光が出射する側には夫々、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。
【００４１】
以上のように構成された本実施の形態によれば、遮光層３の働きにより、戻り光の一部がＴＦＴ３０のチャネルに入射することを効果的に阻止でき、ＴＦＴにおけるリーク電流の発生が抑えることができる。従って、本実施の形態によれば、ＴＦＴ３０のトランジスタ特性が改善され、最終的には、液晶表示パネル１００ａにより、高コントラストで色付きの良い高画質の画像を表示することが可能となる。
【００４２】
しかし、遮光層３は、上述したように高融点金属で形成されているため、ＴＦＴ３０と絶縁を図る必要があり、遮光層３とＴＦＴ３０との間には、第１層間絶縁層４１が設けられる。その結果、ソース、ドレインとなるポリシリコン層３２と遮光層３とが第１層間絶縁層４１を介して対向し、コンデンサを形成することになる。従って、この遮光層３がフローティング電位である場合には、ポリシリコン層３２の電荷の影響を受けて、遮光層３の電荷が変動する。逆にＴＦＴ３０も遮光層３の電荷の影響を受けることになり、この遮光層３が本来のゲートとは別のゲートとして機能するおそれがある。すなわち、遮光層３の持つ電荷に起因してＴＦＴ３０にリーク電流が流れたり、あるいは、ＴＦＴ３０にリーク電流が流れたり、あるいはＴＦＴ３０のゲートに高い電圧を印加しなければ、ＴＦＴ３０がオンしなくなる。
【００４３】
そこで、本実施形態では、このような問題を解決するために、図２に示すように、遮光層３を画素領域外まで延出させ、コンタクトホール８１を形成して接地電位あるいは対向電極電位もしくは負電位等の定電位を供給する定電位配線８３に接続している。このため、遮光層３の電位が変化することにより、ＴＦＴ３０のスイッチング特性等に悪影響を及ぼすことがない。また、遮光層３は上述した蓄積容量用の配線として使用することも可能である。
【００４４】
しかしながら、遮光層３を前記定電位配線８３に接続するには、遮光層３上に形成された第１層間絶縁層４１及び第２層間絶縁層４２にコンタクトホール８１を形成する必要があり、このコンタクトホール８１の形成の際に、遮光層３と第１層間絶縁層４１及び第２層間絶縁層４２との間で、熱膨張率等の物理的性質の差に起因して応力が発生する。
【００４５】
特に、コンタクトホールは、開孔径をほぼマスクの寸法通りに形成できるという理由から、異方性のエッチングにより形成されており、従来は、反応性イオンエッチング、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図６に示すような矩形状の開口部を有するコンタクトホール８０として形成される。従って、このような矩形状のコンタクトホール８０に作用する前記応力は不均一なものとなり、コンタクトホール８０の開口部の角部からクラックが入り易いという問題があった。
【００４６】
また、コンタクトホール８０が形成されるコンタクト部は、接触抵抗を低減するために、画素領域におけるパターン幅よりも大きなパターン幅で形成されているため、前記応力が大きなものとなり、第１層間絶縁層４１及び第２層間絶縁層４２に歪みやクラックが生じることがあった。更に、遮光層３自体にもクラックが発生することがあった。
【００４７】
そこで、本実施形態では、このような問題点を解決するために、次のように定電位配線８３とのコンタクト部における遮光層３及びコンタクトホール８１を構成した。以下、この構成について詳しく説明する。
【００４８】
図２に示すように、画素領域の全ての遮光層３は、画素領域外にて接続されており、定電位配線８３との接続を行うためのコンタクト部３ａが形成されている。
【００４９】
このコンタクト部３ａのパターンは、画素領域におけるパターン幅よりも大きく形成されており、定電位配設８３との接続を行った際の接触抵抗の低減が図られている。しかし、コンタクト部３ａの面積が大きくなる程、上述した応力も大きくなるため、本実施形態においては、コンタクト部３ａに複数のスリット８２を設け、幅ｄの複数の部分に分割した。従って、コンタクト部３ａの面積は、スリット８２が形成された分だけ減少することになるが、コンタクト部３ａ全体として見れば画素領域におけるパターンよりも遥かに大きく形成されており、接触抵抗の低減と応力の低減の両立が図られている。
【００５０】
また、このようなコンタクト部３ａは、図２のｂ−ｂ’線断面図である図７に示すように、第１層間絶縁層４１及び第２層間絶縁層４２に形成されたコンタクトホール８１を介して定電位配線８３と接続されることになるが、本実施形態では、このコンタクトホール８１の開口の形状を角の無い円形状とした。従って、コンタクト部３ａと第１層間絶縁層４１との熱膨張率等の物理的性質の差に起因して応力が発生しても、該応力は前記開口部に均一に作用することになり、従来のようにクラックを発生させることがない。
【００５１】
本実施形態においては、コンタクト部３ａの分割された部分の幅ｄを１００μｍ、コンタクトホール８１の直径を８０μｍに設定しているが、実験によれば、前記幅ｄを１００μｍ以下、前記直径を８０μｍ以下に設定することにより、前記応力を十分に低減できることが判った。つまり、コンタクトホール８１の開口におけるクラックの発生、コンタクト部３ａの歪み及びクラックの発生は全く確認されず、定電位配線８３とコンタクト部３ａとの電気的接続が良好に行われた。その結果、遮光部３は安定して一定の電位に保たれ、ＴＦＴ３０のスイッチング特性に悪影響を与えることがなかった。
【００５２】
なお、ＴＦＴ３０をｎチャンネル型とした場合には、定電位配線８３は、電源等の接地電位部に接続し、遮光層３を接地電位に維持すれば良い。このようにすれば、遮光層３の持つ電荷により、ＴＦＴ３０を誤って動作させたり、リーク電流を生じさせたりすることがない。また、ＴＦＴ３０をｎチャンネル型とした場合には、定電位配線８３に印加される電位は、接地電位に限られず、ＴＦＴのゲート電極３１に印加されるオフ電位としても良い。
【００５３】
また、上述したＸ側駆動用ドライブ回路１０１及びＹ側駆動用ドライブ回路１０４を形成するＴＦＴと対向して設けられる遮光層にも、接地電位あるいは前記オフ電位が印加される。但し、ドライブ回路に用いるトランジスタにｎ型及びｐ型ＴＦＴの双方が用いられる場合には、それらと対向する遮光層には、ｐ、ｎ型ＴＦＴごとに異なるオフ電位が印加される。
【００５４】
更に、本実施形態においては、遮光層３は、走査信号線であるゲート電極３１と対応して、少なくとも走査信号線の本数分だけそれぞれ分離して設けられている。この場合には、各々の遮光層３に、対応する走査信号線への走査信号を供給しても良い。こうすると、走査信号線であるゲート電極３１と遮光層３とは、ＴＦＴをオンさせたい時には共にオン電位となり、オフさせたい時には共にオフ電位となり、ＴＦＴのスイッチングに誤動作が生ずることがなくなる。
【００５５】
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１を参照して説明する。
【００５６】
図１において、制御回路から表示信号を受けたＸ側駆動用ドライバ回路１０１は、この表示信号に応じたタイミング及び大きさで信号電圧をソース電極３５（信号電極）に印加し、これと並行して、Ｙ側駆動用駆動回路１０２は、所定タイミングで電極３１（走査電極）にゲート電圧をパルス的に順次印加し、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ＴＦＴ３０においては、ソース領域３４、ｐ−Ｓｉ層３２に形成されたチャネル及びドレイン領域３６を介して画素電極１１に電圧が印加される。そして、この画素電極１１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７０（図３参照）により維持される。
【００５７】
このように画素電極１１に電圧が印加されると、液晶層５０におけるこの画素電極１１と共通電極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、電圧が印加された状態で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、電圧が印加された状態で入射光がこの液晶部分を通過可能とされ、全体として液晶表示パネル１００ａからは表示信号に応じたコントラストを持つ光が出射する。
【００５８】
そして、ＴＦＴ３０の下側に設けられた遮光層３により、戻り光による悪影響が低減されるため、ＴＦＴ３０のトランジスタ特性が改善されており、更には、遮光層３が上述したような良好な電気的接続により、安定して一定の電位に保たれるため、ＴＦＴ３０のスイッチング特性は良好に維持され、最終的には、液晶表示パネル１００により、高コントラストで色付きの良い高画質の画像を表示することが可能となる。
【００５９】
次に、本実施の形態の液晶表示パネル１００の製造プロセスについて図８乃至図１１を参照して説明する。
【００６０】
先ず図８の工程（１）（ａ）に示すように、石英基板、ハードガラス等のＴＦＴアレイ基板１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１０００℃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１に生じる歪みが少なくなるように前処理しておく。このように処理されたＴＦＴアレイ基板１の全面に、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により好ましくはＴｉ、Ｃｒ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ及びＰｄなどの高融点金属の金属シリサイド等からなる遮光層を多結晶シリコン層の全面に形成する。その後フォトリソグラフィ工程及びエッチング工程により、これらの基板全面に形成された多結晶シリコン層及び遮光層をＴＦＴ３０を形成する予定の領域にのみ残して、遮光層３を形成する。
【００６１】
この遮光層３のパターン形状は図８の工程（１）（ｂ）のようになっており、各遮光層３は接続されて、画素領域外にスリットを有するコンタクト部３ａが形成される。
【００６２】
なお、図８の工程（１）（ａ）は、図２におけるａ−ａ’線断面と、図８の工程（１）（ｂ）に示すｃ−ｃ’線断面とを理解の容易のために繋げて描いたものである。以下、図８乃至図１１の各工程において（ａ）及び（ｂ）に分けて記載したものについて同様である。
【００６３】
また、遮光層３の層厚としては、約１０００〜３０００Åが好ましく、更に約１５００〜２５００Åがより好ましくい。１０００Åより薄いと遮光の効果（例えば、１／１０００程度の透過率）が十分に得られず、また３０００Åより厚いと、ＴＦＴ３０の形成工程における高温環境と常温環境とにおける熱応力の発生が大きくなり過ぎ、加えて遮光層３自体を形成するための時間やコストの上昇を招くと共に後にＴＦＴ３０を形成する第１層間絶縁層４１の段差が大きくなり過ぎてＴＦＴ３０の形成が困難になる。更に遮光層３の厚さが約１５００〜２５００Åであれば、良好な遮光性が得られると共に、段差の問題も実用上殆ど生じないで済む。遮光層３は、少なくともＴＦＴ３０のｐ−Ｓｉ層３２のうちチャンネル形成用の領域、ソース領域３４及びドレイン領域３６をＴＦＴアレイ基板１の裏面から見て覆うように形成される。
【００６４】
次に図８の工程（２）に示すように、遮光層３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・オソル・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、ＢＳＰＧなどのシリケートガラス膜、窒化膜や酸化シリコン膜等からなる第１層間絶縁層４１を形成する。第１層間絶縁層４１の層厚は、約５００〜８０００Åが好ましい。或いは、熱酸化膜を形成した後、更に減圧ＣＶＤ法等により高温酸化シリコン膜（ＨＴＯ膜）や窒化膜を約５００Åの比較的薄い厚さに堆積し、厚さ約２０００Åの多層構造を持つ第１層間絶縁層４１を形成してもよい。更に、このようなシリケートガラス膜に重ねて又は代えて、ＳＯＧ（スピンオンガラス：紡糸状ガラス）をスピンコートして平坦な膜を形成してもよい。このように、第１層間絶縁層４１の上面をスピンコート処理により平坦化しておけば、後に上側にＴＦＴ３０を形成し易いという利点が得られる。
【００６５】
尚、第１層間絶縁層４１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。
【００６６】
次に図８の工程（３）（ａ）に示すように、第１層間絶縁層４１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、ａ−Ｓｉ（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、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）膜を約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。この際、ｎチャネル型のＴＦＴ３０を作成する場合には、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、ＴＦＴ３０をｐチャネル型とする場合には、Ａｌ（アルミニウム）、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、ａ−Ｓｉ膜を経ないで、減圧ＣＶＤ法等によりｐ−Ｓｉ膜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ｐ−Ｓｉ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ｐ−Ｓｉ膜を形成しても良い。
【００６７】
そして、フォトリソグラフィ工程、エッチング工程等の実施により、図８の工程（３）（ｂ）に示すパターンを有する第１層間絶縁層３２が形成される。
【００６８】
次に図８の工程（４）に示すように、ｐ−Ｓｉ層３２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）や窒化膜を約５００Åの比較的薄い厚さに堆積し、多層構造を持つゲート絶縁層３３を形成する。この結果、ｐ−Ｓｉ層３２の厚さは、約３００〜１５００Åの厚さ、好ましくは約３５０〜４５０Åの厚さとなり、ゲート絶縁層３３の厚さは、約２００〜１５００Åの厚さ、好ましくは約３００Å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、ｐ−Ｓｉ層３２を熱酸化することのみにより、単一層構造を持つゲート絶縁層３３を形成してもよい。
【００６９】
次に図９の工程（５）（ａ）に示すように、遮光層３のコンタクト部３ａと定電位配線との接続を行うためのコンタクトホール８１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３７を開口した方が、開口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口すれば、コンタクトホール８１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。
【００７０】
そして、このコンタクトホール８１の開口部の形状は、図９の工程（５）（ｂ）に示すように円形状とし、該コンタクトホール８１に作用する応力の均一化を図る。
【００７１】
次に図９の工程（６）（ａ）に示すように、ｐ−Ｓｉ層３２上にゲート絶縁層３３を介して、減圧ＣＶＤ法等によりｐ−Ｓｉを堆積した後、ゲー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、ゲート電極３１（走査電極）及び容量線３１’並びにコンタクト部３ａの接続用電極３１ａを形成する。
【００７２】
但し、ゲート電極３１（走査電極）及び容量線３１’並びに接続用電極３１ａを、ｐ−Ｓｉ層ではなく、Ａｌ等の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ｐ−Ｓｉ膜を組み合わせて多層に形成してもよい。この場合、ゲート電極３１（走査電極）を、ブラックマトリクス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、ブラックマトリクス２３の一部又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２とＴＦＴアレイ基板１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。
【００７３】
なお、ゲート電極３１（走査電極）及び容量線３１’並びに接続用電極３１ａは、同じ材料で形成されているが、図９の工程（６）（ｂ）に示すように、互いに接触しない位置に設けられている。
【００７４】
次に図１０の工程（７）に示すように、ＴＦＴ３０をＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄ Ｄｒａｉｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造を持つｎチャネル型のＴＦＴとする場合、ｐ型のｐ−Ｓｉ層３２に、先ずソース領域３４及びドレイン領域３６のうちチャネル側に夫々隣接する一部を構成する低濃度ドープ領域を形成するために、ゲート電極３１を拡散マスクとして、ＰなどのＶ族元素のドーパントを低濃度で（例えば、Ｐイオンを１〜３×１０¹³／ｃｍ²のドース量にて）ドープし、続いて、ゲート電極３１よりも幅の広いマスクでレジスト層をゲート電極３１上に形成した後、同じくＰなどのＶ族元素のドーパントを高濃度で（例えば、Ｐイオンを１〜３×１０¹⁵／ｃｍ²のドース量にて）ドープする。また、ＴＦＴ３０をｐチャネル型とする場合、ｎ型のｐ−Ｓｉ層３２に、ソース領域３４及びドレイン領域３６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、このように低濃度と高濃度の２段階に分けて、ドープを行わなくても良い。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、ゲート電極３１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。
【００７５】
これらの工程と並行して、ｎチャネル型ｐ−ＳｉＴＦＴ及びｐチャネル型ｐ−ＳｉＴＦＴから構成されるＣＭＯＳ（相補型ＭＯＳ）構造を持つＸ側駆動用ＬＳＩ１０１及びＹ側駆動用ＬＳＩ１０２をＴＦＴアレイ基板１上の周辺部に形成する。 このように、ＴＦＴ３０はｐ−ＳｉＴＦＴであるので、ＴＦＴ３０の形成時に同一工程で、Ｘ側駆動用ドライバ回路１０１及びＹ側駆動用ドライバ回路１０２を形成することができ、製造上有利である。
【００７６】
次に図１０の工程（８）（ａ）に示すように、ゲート電極３１（走査電極）及び容量線３１’並びに接続用電極３１ａ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、窒化膜や酸化シリコン膜等からなる第２層間絶縁層４２を形成する。第２層間絶縁層４２の層厚は、約５０００〜１５０００Åが好ましい。そして、ソース領域３４及びドレイン領域３６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、ソース電極３１（信号電極）に対するコンタクトホール３７と、接続用電極３１ａに対するコンタクトホール８１ａとを、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、上述したように反応性エッチング等の異方性エッチングにより、コンタクトホール３７及びコンタクトホール８１ａを開口した方が、開口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口すれば、コンタクトホール３７及びコンタクトホール８１ａ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、ゲート電極３１（走査電極）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３７と同一の工程により第２層間絶縁層４２に開ける。
【００７７】
次に図１０の工程（９）（ａ）に示すように、第２層間絶縁層４２の上に、スパッタリング処理等により、Ａｌ等の低抵抗金属や金属シリサイド等を、約１０００〜５０００Åの厚さに堆積し、更にフォトリソグラフィ工程、ウエットエッチング工程等により、ソース電極３５（信号電極）及び定電位配線８３を形成する。
【００７８】
なお、ソース電極３５（信号電極）及び定電位配線８３は同じ材料で形成されるが、図１０の工程（９）（ｂ）に示すように、互いに接触しない位置関係にある。
【００７９】
また、このような工程により、定電位配線８３とコンタクト部３ａとが接続用電極３１ａを介して電気的に接続され、定電位配線８３に接地電位あるいは負電位等の定電位を印加することにより、遮光層３の電位を所定の定電位に保つことができる。
【００８０】
また、ソース電極３５（信号電極）を、ブラックマトリクス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、Ａｌ等の金属膜や金属シリサイド膜の持つ遮光性により、ブラックマトリクス２３の一部又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２とＴＦＴアレイ基板１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。
【００８１】
次に図１１の工程（１０）（ａ）に示すように、ソース電極３５（信号電極）及び定電位配線８３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、窒化膜や酸化シリコン膜等からなる第３層間絶縁層４３を形成する。第３層間絶縁層４３の層厚は、約５０００〜１５０００Åが好ましい。或いは、このようなシリケートガラス膜に代えて又は重ねて、有機膜やＳＯＧ（スピンオンガラス）をスピンコートして平坦な膜を形成してもよい。
【００８２】
更に、画素電極１１とドレイン領域３６とを電気的接続するためのコンタクトホール３８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３８を開口した方が、開口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口すれば、コンタクトホール３８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。このコンタクトホール３８の画素領域内における位置を図１１の工程（１０）（ｂ）に示す。
【００８３】
次に図１１の工程（１１）（ａ）に示すように、第３層間絶縁層４３の上に、スパッタリング処理等により、ＩＴＯ膜等の透明導電性薄膜を、約５００〜２０００Åの厚さに堆積し、更にフォトリソグラフィ工程、ウエットエッチング工程等により、図１１の工程（１１）（ｂ）に示す形状の画素電極１１を形成する。尚、当該液晶表示パネル１００ａを反射型の液晶表示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１１を形成してもよい。
【００８４】
続いて、画素電極１１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１に示した配向膜１２が形成される。
【００８５】
他方、図１に示した対向基板２については、ガラス基板等が先ず用意され、この上において複数のＴＦＴ３０に夫々対応した位置にブラックマトリクス２３が、例えば金属クロムをスパッタリングした後、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、ブラックマトリクス２３は、ＣｒやＮｉ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。その後、対向基板２の全面にスパッタリング処理等により、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、共通電極２１を形成する。更に、共通電極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。
【００８６】
最後に、上述のように各層が形成されたＴＦＴアレイ基板１と対向基板２とは、配向膜１２及び２２が対面するようにシール剤５２により張り合わされ、真空吸引等により、両基板間の空間に、例えばスペーサ５１を含む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、スペーサ５１により層厚が規定された液晶層５０が形成される。
【００８７】
以上の製造プロセスにより、図１に示した液晶表示パネル１００が完成する。
【００８８】
そして、以上のようにして製造された液晶表示パネル１００においては、製造中においても、また、様々な温度環境下において使用しても、上述のように、遮光層３のコンタクト部３ａにはスリット８２が設けられているので、高融点金属で形成されたコンタクト部３ａ自体の応力が緩和され、コンタクト部３ａと定電位配線８３との電気的接続用のコンタクトホール８１の開口形状が円形状に形成されているので、開口に作用する応力が均一となって、コンタクトホール８１及びコンタクト部３ａにおける歪み並びにクラックの発生を確実に防ぐことができる。
【００８９】
特に、前記製造プロセスにて説明したように、遮光層３が石英ガラス等の絶縁基板上に形成される場合には、高融点金属と石英ガラス等との熱膨張率等の物理的性質の差が大きくなるため、上述のように応力を緩和する本発明の構成は有効である。
【００９０】
また、本実施形態のように、液晶表示パネルを構成する場合には、ＴＦＴ３０の基板サイズ及び遮光層の接触部のパターン幅が大きくなり、大きな応力が発生し易いため、上述のように応力を緩和する本発明の構成は有効である。
【００９１】
なお、本実施形態においては、スリット８２により分割されたコンタクト部３ａ上の位置にコンタクトホール８１を形成した例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、図１２に示すように、スリット８２が形成されていない部分３ｂの位置にコンタクトホール８１を設けても良い。但し、この場合には、前記部分３ｂの幅ｄ’が分割された部分の幅ｄと同程度であることが好ましい。
【００９２】
更に、スリット８２の形成位置については、上述した本実施形態のように、コンタクト部３ａの片方の側に限られるものではなく、図１３に示すように、コンタクト部３ａの両方の側に設けるようにしても良い。
【００９３】
また、以上説明した各実施の形態における液晶表示パネル１００は、カラー液晶プロジェクタに適用されるため、３つの液晶表示パネル１００がＲＧＢ用のライトバルブとして夫々用いられ、各パネルには夫々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入射光として夫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２に、カラーフィルタは設けられていない。しかしながら、液晶表示パネル１００ａにおいてもブラックマトリックス２３の形成されていない画素電極１１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２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表示装置に本実施の形態の液晶表示パネルを適用できる。
【００９４】
各実施の形態の液晶表示パネル１００では、従来と同様に入射光を対向基板２の側から入射することとしたが、遮光層３が存在するので、ＴＦＴアレイ基板１の側から入射光を入射し、対向基板２の側から出射するようにしても良い。即ち、このように液晶表示パネル１００ａ液晶プロジェクタに取り付けても、チャネル形成用のａ−Ｓｉ層３２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。
【００９５】
各実施の形態の液晶表示パネル１００において、ＴＦＴアレイ基板１側における液晶分子の配向不良を抑制するために、第３層間絶縁層４３の上に更に平坦化膜をスピンコート等で塗布してもよい。
【００９６】
また、各実施の形態では、液晶表示パネル１００のスイッチング素子は、正スタガ型のｐ−ＳｉＴＦＴであるとして説明したが、逆スタガ型のＴＦＴやａ−ＳｉＴＦＴ等の他の形式のＴＦＴに対しても、戻り光がチャネル形成用の半導体層に入射するのを阻止するという課題の下に、各種の形態での応用が可能である。
【００９７】
更に、各実施の形態の液晶表示パネル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１２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表示パネル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１１をＡｌ等の反射率の高い金属膜から構成することにより、液晶表示パネル１００を反射型液晶表示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、液晶表示パネル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２の側に共通電極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１１を夫々構成する（即ち、対向基板２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１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。
【００９８】
【発明の効果】
請求項１に記載の液晶表示パネルによれば、高融点金属からなる遮光層と、定電位源に接続される導電層とのコンタクト部には、スリットが形成されており、コンタクトホールの開口形状は円形状に形成されているので、当該コンタクト部及びコンタクトホールに歪みが生じたりクラックが入ったり、或いは、コンタクト部周辺の第１基板、導電層の各構成要素などに歪みが生じたり、クラックが入ってしまうのを阻止し得る。その結果、コンタクト部と導電層の電気的接続は長期間に渡って確実に良好な状態に保たれるので、遮光層の電位を安定して一定の電位に維持することができ、スイッチング素子のスイッチング特性に悪影響を与えることがない。従って、高コントラストで色付きのよい高画質の画像表示が可能となる。
【００９９】
請求項２に記載の液晶表示パネルによれば、シリコンを含む遮光層と、高絶縁性ガラスや石英基板からなる層間絶縁層及び第１基板との熱的相性が良いので、遮光層に歪みが生じたりクラックが入ったり、或いは、第１基板、導電層の各構成要素、層間絶縁層等に歪みが生じたり、クラックが入ってしまう事態をより効果的に回避し得る。
【０１００】
請求項３に記載の液晶表示パネルによれば、遮光層と導電層との電気的接続を行うためのコンタクト部は、スリットにより１００μｍ以下のパターン幅となっており、前記コンタクトホールの開口の直径は５０μｍ以下に設定されているので、石英等から形成される第１基板及び層間絶縁層との熱膨張率等の物理的性質の差に起因して発生する応力を確実に緩和して、遮光層に歪みが生じたりクラックが入ったり、或いは、第１基板、導電層の各構成要素、層間絶縁層等に歪みが生じたり、クラックが入ってしまう事態をより効果的に回避し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態の液晶表示パネルの構成を示す断面図である。
【図２】 図１の液晶表示パネルを構成するＴＦＴアレイ基板上に形成される各層の透視図である。
【図３】 図１の液晶表示パネルを構成する蓄積容量の断面図である。
【図４】 図１の液晶表示パネルの全体的な構成を示す平面図である。
【図５】 図４のＨ−Ｈ’線断面図である。
【図６】 比較例としての矩形状のコンタクトホールを有する遮光層の接触部を示す平面図である。
【図７】 図１の液晶表示パネルにおける遮光層の定電位配線とのコンタクト部の構成を示す断面図である。
【図８】 図１の液晶表示パネルの製造プロセスを順を追って示す工程図（その１）である。
【図９】 図１の液晶表示パネルの製造プロセスを順を追って示す工程図（その２）である。
【図１０】 図１の液晶表示パネルの製造プロセスを順を追って示す工程図（その３）である。
【図１１】 図１の液晶表示パネルの製造プロセスを順を追って示す工程図（その４）である。
【図１２】 図１の液晶表示パネルにおける遮光層のコンタクト部とコンタクトホールの位置に関する別の態様を示す平面図である。
【図１３】 図１の液晶表示パネルにおける遮光層のコンタクト部に設けられるスリットの位置に関する別の態様を示す平面図である。
【符号の説明】
１…ＴＦＴアレイ基板
２…対向基板
３…遮光層
３ａ…コンタクト部
１１…画素電極
１２…配向膜
２１…共通電極
２２…配向膜
３０…ＴＦＴ
３１…ゲート電極
３２…ｐ−Ｓｉ層
３３…ゲート絶縁層
３４…ソース領域
３５…ソース電極（信号電極）
３６…ドレイン領域
３７、３８…コンタクトホール
４１…第１層間絶縁層
４２…第２層間絶縁層
４３…第３層間絶縁層
５０…液晶層
５２…シール剤
８１…コンタクトホール
８２…スリット
８３…定電位配線
１００ａ、１００ｂ…液晶表示パネル
１０１…Ｘ側駆動用ドライバ回路
１０２…外部実装端子
１０４…Ｙ側駆動用ドライバ回路

Claims (7)

1. スイッチング素子と、前記スイッチング素子に対向する位置に設けられた遮光層と、前記遮光層と前記スイッチング素子との間に配置される絶縁層とを具備し、前記遮光層とは異なる熱膨張率を有するＴＦＴアレイ基板であって、
   前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に電気的に接続されるコンタクト部を備え、
   前記コンタクト部は、前記ＴＦＴアレイ基板上に形成されているとともに、前記コンタクト部には平面的に見て少なくとも一方が開放されたスリットが設けられていることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
2. 請求項１に記載のＴＦＴアレイ基板において、
   前記遮光層は高融点金属からなることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
3. 請求項１に記載のＴＦＴアレイ基板において、
   前記スリットが形成されていない前記コンタクト部の幅は、前記コンタクト部の前記スリットにより分割された部分の幅と同程度であることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
4. スイッチング素子と、前記スイッチング素子に対向する位置に設けられた遮光層と、前記遮光層と前記スイッチング素子との間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板であって、
   前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に電気的に接続されるコンタクト部を備え、
   前記遮光層は、高融点金属から形成されてなり、
   前記コンタクト部は、前記ＴＦＴアレイ基板上に形成されているとともに、前記コンタクト部には平面的に見て少なくとも一方が開放されたスリットが設けられていることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
5. スイッチング素子と、前記スイッチング素子に対向する位置に設けられた遮光層と、前記遮光層と前記スイッチング素子との間に配置される絶縁層とを具備するＴＦＴアレイ基板であって、
   前記遮光層により形成されてなり、定電位を供給する定電位配線に接続され、平面的に見て少なくとも一方が開放されたスリットが設けられたコンタクト部を備え、
   前記絶縁層が前記コンタクト部上にも形成されており、
   前記定電位配線は、前記絶縁層に設けられた円形状のコンタクトホールを介して前記コンタクト部に電気的に接続されてなることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
6. 請求項５に記載のＴＦＴアレイ基板において、
   前記コンタクトホールはテーパ状であることを特徴とするＴＦＴアレイ基板。
7. 一対の第１及び第２基板と、
   該第１及び第２基板間に挟持された液晶と、
   前記第１基板の前記液晶に対面する側にマトリクス状に設けられた複数の画素電極と、
   該複数の画素電極に対応して前記第１基板に設けられており前記複数の画素電極を夫々スイッチング制御する複数のスイッチング素子と、
   前記複数のスイッチング素子に夫々対向する位置において前記第１基板と前記複数のスイッチング素子との間に夫々設けられた高融点金属からなる遮光層と、
   前記第１基板上に設けられ定電位源に接続される導電層と、
   前記複数の遮光層と前記複数のスイッチング素子との間、及び前記遮光層と前記導電層との間に設けられた層間絶縁層とを備え、
   前記遮光層は、平面的に見て少なくとも一方が開放されたスリットが形成されたコンタクト部を有し、該コンタクト部と前記導電層とは、前記層間絶縁層に形成された開口形状が円形状のコンタクトホールを介して電気的に接続されている、
   ことを特徴とする液晶表示パネル。

Images