(57)【要約】【課題】画素電極用コンタクトホール周辺の上部遮光膜の途切れから入射する光の光量を低減することができ、ＴＦＴの特性劣化をより一層防止することができる液晶表示装置を提供する。【解決手段】ソース電極１２またはドレイン電極１３となる金属層を、透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、画素電極用コントクトホール１９の周囲にて、該金属層と上部遮光膜１６とが重なる重なり部を有するように形成する。【選択図】  図１
2004198849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板上に形成されたトランジスタと、
該トランジスタの上方に設けられている、ソース電極またはドレイン電極となる金属層と、
該金属層の上方に形成され、かつ、金属層と画素電極とを電気的に接続するための画素電極用コントクトホールと、
該金属層の上方に形成された画素電極用コンタクトホールの周囲を除く画素間を覆う上部遮光膜とを備えた液晶表示装置において、
上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、すくなくとも上記画素電極用コンタクトホールおよびその周囲に形成されているとともに、上記上部遮光膜の縁部に沿って、上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
上記透明基板とトランジスタとの間に下部遮光膜が設けられていることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、上部遮光膜および下部遮光膜によって遮光されている領域と重なる範囲内で形成されていることを特徴とする請求項２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
上記透明基板と液晶層を介して対向している対向基板に、第２の遮光膜が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、アクティブマトリクス基板に用いられる半導体装置に関し、特に、遮光性に優れた半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示装置においては、アクティブマトリクス型の液晶表示装置によって、画像表示を行うことが主流になっている。アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、マトリクス状に配置した複数の画素を有するアクティブマトリクス基板と、このアクティブマトリクス基板に対向して配置された対向基板とを有している。そして、この両基板の間には、表示媒体である液晶が充填されている液晶層が形成されている。
【０００３】
アクティブマトリクス基板は、画像表示の一単位となる画素ごとに、マトリクス状に配置された複数の画素電極を有しており、各画素電極は、それぞれの画素電極に対応して配置されたスイッチング素子に接続されている。また、アクティブマトリクス基板に対して、液晶層を挟んだ状態で配置された対向基板には、対向電極が形成されている。
【０００４】
このような構成を有するアクティブマトリクス型の液晶表示装置を用いて画像表示を行う場合、アクティブマトリクス基板に形成されている各画素電極に接続されたスイッチング素子のオン・オフを制御することにより、表示信号となる電圧を各画素電極に印加する。このとき、スイッチング素子がオンになって、表示信号となる電圧が画素電極に印加されると、アクティブマトリクス基板の画素電極と対向基板の対向電極との間で所定の電圧が印加されて、両電極間に存在する液晶層の液晶の配向状態が変化する。そして、この液晶の配向状態の変化によって、各画素を透過する光量が変化する。このように液晶を透過する光量を、スイッチング素子のオン・オフおよび画素ごとに印加される表示電圧により制御することで、全体として画素表示が行われる。
【０００５】
画素電極をオン・オフするスイッチング素子としては、薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する）や、ダイオード等の非線形素子が一般的に用いられている。上記非線形素子のなかでも、液晶表示装置の駆動回路と一体形成することができ、かつ、応答速度を高速化することができる点で、ポリシリコンから形成されたＴＦＴが最も好適である。このため、上記スイッチング素子としては、通常、ポリシリコンから形成されたＴＦＴが好適に用いられている。
【０００６】
しかし、上記アクティブマトリクス型の液晶表示装置では、画像表示を行うために照射された光が上記ＴＦＴを構成しているシリコン等の半導体にも照射されることとなる。そして、上記半導体に光が当たった場合には、光電効果が起きることが一般的に知られている。この光電効果とは、電子、荷電子帯に正孔がそれぞれ励起されることにより電子−正孔対が生成されることである。従って、ポリシリコン薄膜を活性層（チャネル領域）に用いたＴＦＴを備える液晶表示装置では、光がＴＦＴに当たると、電子−正孔対に起因した光電流が発生し、ＴＦＴのオフ時のリーク電流が増大することとなる。その結果、クロストークの発生、コントラストの低下などによって、画像品質が低下するという問題点がある。
【０００７】
このように、光電効果による画像品質の低下を防止するために、液晶表示装置では、ポリシリコンＴＦＴが形成されているアクティブマトリクス基板における光の入射側となる液晶層側、または、対向基板に、ＴＦＴが形成される位置に対応するように遮光膜を設けている。これにより、液晶層側からＴＦＴに入射される光を防止している。
【０００８】
しかしながら、液晶表示装置の液晶への光の入射側にのみ遮光膜を設けて、ＴＦＴに直接入射される光を遮光した場合でも、遮光膜が形成されていない部分を光が通り抜けることとなり、上記光が、液晶表示装置の外部に設けられているレンズ、偏光版、ミラー等の光学部分、または、液晶表示装置の内壁等により反射されて、ＴＦＴに光が照射されるおそれがある。特に、透過型のプロジェクション表示装置として液晶表示装置を用いた場合には、該液晶表示装置を用いて画像を拡大投影するために、非常に強い光が液晶表示装置に照射されることとなる。このため、液晶表示装置の内外の各部を反射する反射光の光量が大きいために、ＴＦＴに直接入射する光を遮光しても、回折光や反射光がＴＦＴに照射されることとなる。その結果、上記各部を反射する反射光によって、ＴＦＴのオフリークが生じてしまい、クロストークの発生、コントラスト低下等を引き起こし、表示品質が著しく低下するおそれがある。
【０００９】
このような、問題点を解決するために、例えば、ＴＦＴに直接入射する入射光および液晶表示装置内外の各部から反射する反射光を防止する構成を有する液晶表示装置が提案されている。
【００１０】
以下に、上記反射光を防止する構成を有する液晶表示装置について説明する。
【００１１】
図３（ｂ）は、上記構成を有する従来の液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に使用される半導体装置の概略構成を説明する断面図を示している。半導体装置は、図３（ｂ）に示すように、石英基板３１上に形成されている。具体的には、石英基板３１上には、石英基板３１の下方（石英基板３１から見て、半導体装置が形成される方向と反対側の方向）から照射される光を遮光する下部遮光膜３２が所定形状に形成されている。この下部遮光膜３２が形成された石英基板３１上には、絶縁膜３３が形成されており、その上面は全体にわたって同一の高さになっている。
【００１２】
絶縁膜３３上には、下部遮光膜３２が形成された位置に対応して、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の活性層となる島状のシリコン薄膜３４が形成されている。この島状のシリコン薄膜３４は、中央部にチャネル領域４０が形成され、このチャネル領域４０を挟む両側部に、ソース領域（ソース電極が形成されている領域）３７、ドレイン領域（ドレイン電極が形成されている領域）３８がそれぞれ形成されている。
【００１３】
ＴＦＴとなるシリコン薄膜３４が形成された上には、薄膜のゲート絶縁膜３５が形成されている。このゲート絶縁膜３５上には、シリコン薄膜３４に形成されたチャネル領域４０に対応してゲート電極３６と補助容量（Ｃｓ）とが形成されている。ゲート電極３６と補助容量が形成されたゲート絶縁膜３５上には、下層のシリコン薄膜３４が形成された部分における厚さが厚くなるように層間絶縁膜４１が形成されている。この層間絶縁膜４１およびゲート絶縁膜３５には、下層のシリコン薄膜３４のソース領域３７およびドレイン領域３８がそれそれ存在する位置に対応して、電極取り出し用のコンタクトホール４２・４３が形成されている。
【００１４】
このコンタクトホール４２・４３には、それぞれ、金属膜が埋め込まれて引出電極が形成されている。各引出電極は、それぞれ、コンタクトホール４２・４３を介して下層のシリコン薄膜３４のソース領域３７およびドレイン領域３８と接続されている。
【００１５】
引出電極が形成された層間絶縁膜４１上には、パッシベーション膜４７が形成されている。このパッシベーション膜４７上には、さらに下層の下部遮光膜３２が形成された位置に対応して上部遮光膜４６が形成されている。
【００１６】
このように、図３（ｂ）に示す半導体装置では、ＴＦＴとなるシリコン薄膜３４の下方および上方にそれぞれ、上部遮光膜４６および下部遮光膜３２が設けられており、上方から直接ＴＦＴに向けて入射してくる入射光が上部遮光膜４６によって遮光され、下方からの反射光が下部遮光膜３２によって遮光されるようになっている。
【００１７】
また、上記構成を有する液晶表示装置としては、例えば、特許文献１に提案された液晶表示装置がある。上記特許公報では、対向基板側からの入射光に対して、画素開口以外の領域すべての遮光がなされていると記載されている。具体的には、対向基板からの入射光に対して、２つの上層遮光層（マスク遮光層及びパッド遮光層）と引き出し電極とを重ね合わせることにより、画素開口部以外の領域全ての遮光をなしていると記載されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開２０００−１３１７１６号公報（公開日；２０００年５月１２日）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画素開口の領域以外を完全に遮光膜を用いて遮光することは、非常に困難である。
【００２０】
上記特許文献１には、透明画素電極の画素電極用コンタクトホール周辺における、具体的な、遮光構造については何ら開示も示唆もされていない。上記特許文献１に記載されているように、マスク遮光層及びパッド遮光層と、引き出し電極とを単に重ね合わせただけでは、設計上、引き出し電極（金属層）と隣のＴＦＴの同一金属層との距離が必要となるので、画素電極用コンタクトホール周辺においては、画素開口以外の領域の全てが対向基板側からの入射に対して遮光されるような、十分に遮光されるような構造を形成することは非常に困難である。
【００２１】
従って、画素電極用コンタクトホール周辺の上部遮光膜の途切れから光が入射して、データ配線を兼ねた金属層のエッジで回折され、下部遮光膜で反射されて、ＴＦＴのシリコン薄膜に上記光が入射することを完全に防止することは、非常に困難であり、遮光が不十分となる場合が多い。
【００２２】
また、例えば、上記反射光を防止する構成を有する半導体装置の場合、図３（ａ）（c）に示すように、画素電極４８の画素電極用コンタクトホール周辺における上部遮光膜４６の途切れから入射した光が、データ配線を兼ねた金属層４４のエッジ（端部）で回折されてしまう。そして、回折された光は、下部遮光膜３２で反射されて、ＴＦＴのシリコン薄膜３４に入射することとなる。従って、上記構成の液晶表示装置では、ＴＦＴのシリコン薄膜３４への光の入射を充分に防止することができず、遮光が不十分であるという問題がある。
【００２３】
また、上記問題点に対して、トランジスタ内部で上部および下部にそれぞれ形成された上部遮光膜４６および下部遮光膜３２の幅を広げれば、各方向から照射される光を遮光する遮光効果を高めることができる。ところが、この方法では、単に各遮光膜の幅を広げる場合には、液晶表示装置の開口率が低下するという問題がある。
【００２４】
一方、遮光の強化を図ろうとすれば、必然的に遮光領域を広げなくてはならず、その結果、画素の開口面積が犠牲になる。すなわち、遮光強化の改善と画素部の高開口率化とは、常にトレードオフの関係にあり、両方を満足させることは非常に困難である。
【００２５】
このように、上記特許文献１および上記反射光を防止する構成を有する半導体装置の場合でも、画素電極用コンタクトホール付近では、設計上、アライメント精度やエッチング等のプロセスマージン等により、上部遮光膜４６を、上記画素電極用コンタクトホール付近まで拡幅することができない。
【００２６】
また、特に、透過型のプロジェクション表示装置に用いられる半導体装置等の場合には、強い光が該半導体装置に照射されることとなり、上記コンタクトホールの周囲の遮光を十分に行わなければ、ＴＦＴの特性が劣化することとなる。
【００２７】
さらに、近年では、応答速度を向上させるために、ＴＦＴを構成するシリコン薄膜に電子の移動度が高いポリシリコンを用いている。従って、例えば、少しの光リークの場合にも、表示品位に与える影響が従来と比べて大きい。
【００２８】
本発明は、上記従来の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、画素電極用コンタクトホール周辺の上部遮光膜の途切れから入射する光の光量を低減することができ、ＴＦＴの特性劣化をより一層防止することができる半導体装置を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記従来の課題を解決するために、透明基板上に形成されたトランジスタと、該トランジスタの上方に設けられている、ソース電極またはドレイン電極となる金属層と、該金属層の上方に形成され、かつ、金属層と画素電極とを電気的に接続するための画素電極用コントクトホールと、該金属層の上方に形成された画素電極用コンタクトホールの周囲を除く画素間を覆う上部遮光膜とを備えた液晶表示装置において、上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、すくなくとも上記画素電極用コンタクトホールおよびその周囲に形成されているとともに、上記上部遮光膜の縁部に沿って、上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成されていることを特徴としている。上記上記金属層は、データ配線（ソース電極またはドレイン電極）を形成している。
【００３０】
上記の構成によれば、上記金属層を、上記上部遮光膜の縁部に沿って、上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成している。これにより、従来、上部遮光膜の端部からトランジスタに入射していた光を、該金属層により低減させることができる。従って、上記トランジスタに光が照射されることにより、発生する光リークを防止することができるので、液晶表示装置の表示品位を向上させることができる。なお、上記上方とは、透明基板から見てトランジスタが形成されている方向を示す。
【００３１】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記透明基板とトランジスタとの間に下部遮光膜が設けられている構成とすることがより好ましい。
【００３２】
上記の構成によれば、下部遮光膜を設けることにより、より一層遮光効果を向上させることができる。
【００３３】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、上部遮光膜および下部遮光膜によって遮光されている領域と重なる範囲内で形成されている構成とすることがより好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、金属層は、上部遮光膜および下部遮光膜によって遮光されている領域の範囲内で形成されている。すなわち、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、画素の開口領域に重ならないように、上記金属層が形成されている。これにより、画素の開口領域を狭めることなく、遮光性をより向上させることができる。
【００３５】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記透明基板と、液晶層を介して対向している対向基板に、第２の遮光膜が形成されている構成とすることがより好ましい。
【００３６】
上記の構成によれば、対向基板側に第２の遮光膜が設けられている。これにより、より一層遮光効果を向上させることができるので、トランジスタに光が入射することをより一層防止することができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態について図１ないし図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００３８】
本実施の形態にかかる液晶表示装置に用いられるＴＦＴ基板は、１ポリシリコンで形成されている薄膜トランジスタ（以下、ポリシリコンＴＦＴと称する）の上部に、該ポリシリコンＴＦＴの活性層（チャネル領域と、このチャネル領域を挟む両側にＬＤＤ領域とが形成されている領域）と、電極引出し用のコンタクトホールとを覆うとともに、画素電極用コンタクトホールの周囲にて、上部遮光膜の無い領域まで拡幅され、かつ、画素の開口領域にかからない領域まで拡張したデータ配線（ソース線）を形成する金属層と、２上記活性層を覆うとともに、画素電極用コンタクトホールの周囲にて、上記金属層と重なるように形成された上部遮光膜との２重の遮光構造を備えており、ポリシリコンＴＦＴのチャネル領域へ入射する光量をより一層効果的に遮光している構成である。
【００３９】
具体的には、本実施の形態にかかる液晶表示装置は、透明基板上に形成されたトランジスタによって、液晶のスイッチングが行なわれるアクティブマトリクス型の液晶表示装置において、上記トランジスタから見て、透明基板が設けられている方向の反対側、かつ、該トランジスタと重なる領域に形成されており、ソース電極またはドレイン電極を形成する金属層と、該金属層と画素電極とを電気的に接続するための画素電極用コントクトホールと、上部遮光膜とが、透明基板からトランジスタが形成されている方向に、順に形成されているとともに、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、上記金属層は、上部遮光膜の縁部に沿って、上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成されている構成である。
【００４０】
そして、本実施の形態にかかるアクティブマトリクス型の液晶表示装置は、液晶セルおよびマトリクス上に配置されたスイッチング素子を備えたスイッチング素子基板等を具備している。なお、以下の説明では、上記、ポリシリコンＴＦＴがDual−Gate構造のチャネル部を有する構成を例示して説明する。
【００４１】
具体的には、本実施の形態にかかる液晶表示装置を構成している上記ポリシリコンＴＦＴが形成されているＴＦＴ基板は、図２（ｊ）に示すように、絶縁性の透明基板１上に、下部遮光膜２、スイッチング素子、画素電極１８および上部遮光膜１６等が積層されることにより構成されている。そして、上記スイッチング素子は、絶縁膜３、活性層４、ゲート絶縁膜５、ゲート電極６、補助容量（Ｃｓ）１７、ソース領域７、ドレイン領域８、ＬＤＤ領域９、チャネル領域１０、層間絶縁膜１１、ソース電極１２、ドレイン電極１３、窒化膜１４、酸化膜１５等から構成されている。また、スイッチング素子の周辺には、下部遮光膜２、そして上部遮光膜１６、絶縁膜２０等が設けられている。また、上記ドレイン電極１３の上の窒化膜１４には、画素電極１８とドレイン電極８とを短絡させるための画素電極用コンタクトホール１９が形成されている。以下の説明では、スイッチング素子として、ポリシリコンＴＦＴを用いた構成を例示して説明する。
【００４２】
上記ゲート電極６およびソース電極１２は、透明基板１上に格子状に形成（配列）されており、これによって電極配線が構成されている。そして、格子状に形成された該電極配線の交差部（格子点）毎に、上記スイッチング素子が設けられている。また、画素電極１８は、マトリクス状に多数設けられており、スイッチング素子を介して上記ソース電極６に接続されている。そして、上記スイッチング素子は、各画素電極１８を駆動させる役割を果たす。
【００４３】
下部遮光膜２および上部遮光膜１６を構成する遮光膜材料としては、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属膜とポリシリコンとを組み合わせた遮光効果のある材料が用いられる。また、下部遮光膜２および上部遮光膜１６を構成する遮光膜材料としては、液晶表示装置の製造プロセス上、比較的融点が高い、高融点金属材料がより好ましい。本実施の形態にかかる下部遮光膜２および上部遮光膜１６は、シリコン膜および／またはシリサイド膜の積層膜で構成されている。このとき、シリコン膜の融点は約１４００℃であり、シリサイド膜の融点は１３００〜１５００℃の範囲内またはそれ以上である。そのため、上記構成の遮光膜は、通常の液晶表示装置に用いられるバックライトは勿論、例えば、画像投影型のプロジェクション表示装置に用いられるプロジェクション用のハライドランプのような強力な光を発するランプを用いた場合でも、十分な耐熱性を有することとなる。つまり、上記構成の遮光膜材料を用いて遮光膜（下部遮光膜２および上部遮光膜１６）を形成した場合には、上記遮光膜の融点が比較的高いので、例えば、製造工程において、プロセス温度が９００〜１２００℃である高温熱処理を行うことができる。従って、より良好な安定したＴＦＴ特性を得るプロセスを構築することが可能になる。
【００４４】
図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本実施の形態にかかる液晶表示装置の概略の構成を示しており、図１（ａ）は、スイッチング素子周辺の透視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’矢視断面図である。具体的には、図１（ｂ）は、この液晶表示装置の活性層４におけるソース領域７およびドレイン領域８によって両側が挟まれているチャネル領域１０が形成されている方向、すなわち、チャネル方向に直交する方向の断面図であり、より詳細には、画素電極用コンタクトホール１９部分のチャネル方向と直交する方向に沿う概略の断面図である。
【００４５】
そして、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、上部遮光膜１６と下部遮光膜２との間に、活性層４、ゲート電極６、補助容量１７およびドレイン電極１３、ソース電極１２（図示しない）が存在している。
【００４６】
本実施の形態にかかる液晶表示装置を構成しているアクティブマトリクス基板は、図１（ａ）に示すように、ポリシリコンＴＦＴ（スイッチング素子）のチャネル領域１０がソース／ドレイン領域７、８によって両側が挟まれているチャネル領域に沿ったチャネル方向の大部分では、上部遮光膜１６により遮光されている。
【００４７】
ところが、画素電極用コンタクトホール１９の周囲においては、画素電極とドレイン電極のコンタクトを取る為、アライメント精度やエッチング等のプロセスマージン等も考慮するとホール付近に上部遮光膜１６を形成することができない場所がある程度でき、上部遮光膜だけでは十分に遮光されない。
【００４８】
本実施の形態では、上記上部遮光膜１６だけでは十分に遮光することができない領域に対して、データ配線（ドレイン電極１３）となる金属層を上部遮光膜１６が形成されていない領域まで拡張する、すなわち、上記金属層を、透明基板１に形成される画素の開口領域（開口部）以外の領域を、上部遮光膜１６と金属層とによって覆い、かつ、図１（ｂ）に示すように、上部遮光膜１６と該金属層とが重なるように形成している。具体的には、上記金属層は、画素電極用コンタクトホール１９の周囲にて、該金属層と上部遮光膜１６とが重なる重なり部を有するように形成されている。
【００４９】
これにより、画素電極用コンタクトホール１９付近の上部遮光膜１６の途切れから入射した光がデータ配線となる金属層のエッジで回折され、内部で反射されてポリシリコンＴＦＴのシリコン薄膜４に光が入射することを防止することができる。また、上記金属層を形成する際、活性層４の全体を覆うとともに、画素の開口領域（画素領域）にかからない領域まで拡幅することがより好ましい。換言すると、上記金属層は、透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、上部遮光膜１６および下部遮光膜２によって遮光されている領域の範囲内で形成されていることがより好ましい。
【００５０】
上記構成とすることにより、ポリシリコンＴＦＴのチャネル部への、あらゆる方向からの回折光を含む光の入射をより一層遮断することができる。また、ポリシリコンＴＦＴ上に形成されるデータ配線（ドレイン電極１３またはソース電極１２）となる金属層の拡幅は、画素領域ではないため、画素の開口率はそのまま維持される。
【００５１】
また、本実施の形態では、上記説明したＴＦＴ基板に対して、液晶層を介して対向している対向基板に第２の遮光膜２１が形成されていることがより好ましい。具体的には、上記第２の遮光膜２１を、液晶表示装置の開口率の下がらない範囲で画素の開口領域以外の全てが、対向基板側からの光の入射に対して遮光されるように形成することがより好ましい。上記第２の遮光膜２１としては、例えば、一般的に用いられている構造とすればよく、例えばＣｒ等により形成すればよい。また、対向基板とＴＦＴ基板とを張り合わせるときに、上記第２の遮光膜２１が開口領域へずれて、開口領域が狭くならないようにパターン形成すればよい。このように、対向基板に第２の遮光膜２１を形成することにより、さらに遮光効果を向上させることができる。対向基板に第２の遮光膜２１を形成することにより、上記シリコン薄膜に入射する光強度を、上記重なり部を有するように金属層を形成する構成（上記の構成）に比べて、さらに１桁、つまり、１０倍以上改善することができる。
【００５２】
このように、本実施の形態にかかる液晶表示装置は、透明基板１上に形成されたトランジスタと、該トランジスタの上方に設けられている、ソース電極１２またはドレイン電極１３となる金属層と、該金属層の上方に形成され、かつ、金属層と画素電極１８とを電気的に接続するための画素電極用コントクトホール１９と、該金属層の上方に形成された画素電極用コンタクトホール１９の周囲を除く画素間を覆う上部遮光膜１６とを備えた液晶表示装置において、上記金属層は、上記透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、すくなくとも上記画素電極用コンタクトホール１９およびその周囲に形成されているとともに、上記上部遮光膜１６の縁部に沿って、上部遮光膜１６と重なる重なり部を有するように形成されている構成である。なお、上記上部遮光膜１６の縁部とは、画素電極用コンタクトホール１９の周囲とが接している部分を示しており、具体的には、画素の開口領域と上部遮光膜１６とが接していない部分を示している。つまり、上記透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、上記金属層と上部遮光膜１６とが重なっている領域における上部遮光膜の端部を、上部遮光膜の縁部と称する。
【００５３】
より具体的には、ポリシリコンＴＦＴの上部および下部に、上部遮光膜１６および下部遮光膜２を設けるとともに、画素電極用コンタクトホール１９付近において、上部遮光膜１６が形成されていない部分における、データ配線を兼ねた金属層を形成している。つまり、上記透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、画素電極用コントクトホール１９の周囲にて、上部遮光膜１６の縁部に沿って、該金属層と上部遮光膜１６とが重なる重なり部を有するように金属層を従来と比べて拡幅している。換言すると、上記金属層を、画素の開口領域にかからないように、かつ、画素電極用コンタクトホール１９およびその周囲を覆うとともに上部遮光膜１６の縁部と重なるように形成している。これにより、例えば、画素電極用コンタクトホール１９付近の上部遮光膜１６の途切れから入射した光が、データ配線を形成する金属層のエッジで回折されて、下部遮光膜２で反射されて活性層４へ到達することを遮断できるので、リーク電流の上昇を抑え、特性の安定化、表示品質の向上を図ることができる。また、上記金属層を拡幅することに加えて、補助容量１７を構成するゲート電極６（ゲート層の一部）を上部遮光膜１６と重なるように大きく形成して遮光効果をより向上させてもよい。
【００５４】
ここで、本実施の形態にかかる液晶表示装置における、透明基板１上にスイッチング素子が形成されたアクティブマトリクス基板の製造方法を、図２（ａ）〜（ｊ）を参照して説明する。
【００５５】
まず、図２（ａ）に示すように、ガラスあるいは石英など絶縁性の透明基板１上に、下部遮光膜２を構成する遮光膜材料をＣＶＤ法あるいはスパッタ法等により堆積させる。そして、上記遮光膜材料を、フォトリソグラフィまたはエッチングを用いて所定形状にパターニングすることにより下部遮光膜２を形成する。このとき、下部遮光膜２の厚さとしては、透明基板側から照射される光が確実に遮光できる程度の厚さであればよい。
【００５６】
次に、図２（ｂ）に示すように、下部遮光膜２上の全面にＳｉＯ2膜等の絶縁膜３を形成する。このとき、絶縁膜３を、該下部遮光膜２の膜厚が干渉効果により反射量を打ち消すような条件に設定し堆積する。つまり、下部遮光膜２の膜厚としては、液晶表示装置に使用する光源の波長によって適宜設定すればよい。
【００５７】
さらに、図２（ｃ）に示すように、絶縁膜３上にポリシリコンＴＦＴの活性層（チャネル領域およびＬＤＤ領域が形成される領域）４を形成する。一般に、活性層４を構成する材料としてはＳｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ等の半導体であり、その結晶構造としては、非晶質、多結晶、単結晶等が挙げられる。本実施の形態では、活性層４にポリシリコンＴＦＴを採用しており、該活性層４を構成する材料として、多結晶シリコン（ポリシリコン）を用いている。そして、活性層４を構成する材料として、上記多結晶シリコンを用いる場合には、例えば、絶縁膜３上に非晶質シリコン薄膜を５０〜１５０ｎｍの膜厚で堆積させた後、高温での熱処理またはレーザー光照射により多結晶化させればよい。その後、フォトリソグラフィ／エッチングを用いてパターニングを行い、所定の形状の活性層４を形成する。この後、例えば、しきい値電圧制御のため不純物イオン注入を行ってもよい。
【００５８】
次に、図２（ｄ）に示すように、活性層４の上にゲート酸化膜５を形成する。ゲート酸化膜５はＣＶＤによる堆積、あるいは酸化、またはその両方等により形成する。続いて、ゲート酸化膜５上にゲート電極６と補助容量（Ｃｓ）１７とを同時に形成する。
【００５９】
次に、図２（ｅ）に示すように、ゲート電極６をマスクとして、不純物イオン注入を行い、ソース領域７、ドレイン領域８、および、ＬＤＤ領域９を形成する。不純物イオンが注入されていない領域はチャネル領域１０となる。
【００６０】
次に、図２（ｆ）に示すように、透明基板１の全面に絶縁性の材料を、干渉効果により反射量を打ち消すような条件を満足するような厚さに設定することにより、層間絶縁膜１１を形成する。続いて、ソース領域７、ドレイン領域８上に電極取り出し用のコントクトホールを開口し、ＡｌやＡｌ合金等の金属配線からなるソース電極１２、ドレイン電極１３を形成する。
【００６１】
本実施の形態では、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、電極取り出し用コンタクトホール１９付近の活性層４を覆うデータ配線（ソース電極１２またはドレイン電極１３）を形成する金属層を、図２（ｈ）に示されるような、後述する工程で形成される画素電極用コントクトホール１９の付近（周囲）の上部遮光膜１６の形成されない部分まで広げる。つまり、上記金属層を、画素電極用コントクトホール１９の周囲にて、後の工程で形成される上部遮光膜１６が形成される領域の一部と該金属層とが重なる重なり部を有するように形成する。具体的には、上記金属層を、上部遮光膜１６の縁部に沿って、上記透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、上部遮光膜１６と重なる重なり部を有するように形成する。
【００６２】
これにより、画素電極用コントクトホール１９付近の上部遮光膜１６の途切れから光が入射して、データ配線を形成する金属層のエッジで回折され、下部遮光膜２で反射されてポリシリコンＴＦＴへ到達する光強度を、従来の構造と比べて、より一層改善することができる。具体的には、上記ポリシリコンＴＦＴに入射する光強度を、従来と比べて１桁、つまり１０倍以上改善することができる。
【００６３】
また、上記金属層を形成するとき、該金属層を活性層４の全体を覆うとともに、画素の開口領域にかからない領域まで拡張して形成することがより好ましい。これにより、液晶表示装置の開口率の低下を防止することができる。
【００６４】
次に、図２（ｇ）に示すように、全面に窒化膜１４および酸化膜１５を堆積させてパッシベーション膜を形成し、水素化処理を行う。次に、平坦化のためのエッチバック、あるいはＣＭＰ等を行う。
【００６５】
その後、図２（ｈ）に示すように、トランジスタの上部に遮光性を有する材料をＣＶＤ法あるいはスパッタ法等により堆積させて、上部遮光膜１６を形成する。具体的には、透明基板１から見て、上部遮光膜１６側から斜めに入射する光が下部遮光膜２で反射しないようにフォトリソグラフィ／エッチングによりパターニングすることにより、上部遮光膜１６を形成する。つまり、上記上部遮光膜１６は、透明基板１の基板面に垂直な方向から見て、後の工程にて形成する画素電極用コントクトホール１９の周囲にて、上記金属層と重なる重なり部を有するように配置されることとなる。なお、上部上部遮光膜１６の材料は、上述のように、下部遮光膜２と同様に様々な遮光性を有する材料を使用できる。
【００６６】
この後、図２（i）に示すように、絶縁膜２０を形成した後、図２（ｊ）に示すように、その絶縁膜２０に画素電極用コントクトホール１９を形成して、ドレイン電極８と画素電極１８とを電気的に接続する。上記画素電極１８としては、例えば、ＩＴＯ等の透明電極が好適に用いられる。
【００６７】
以上の方法により、ポリシリコンＴＦＴから見て上部側および下部側から入射する光がＴＦＴに到達することを防ぐことができる。このとき、下部側とは、ポリシリコンＴＦＴから見て、透明基板１が形成されている方向を示しており、上部側とは、下部側の反対方向を示している。
【００６８】
また、本実施の形態にかかる液晶表示装置は、活性層４の上下に遮光膜を持つ構造に対して工程数を増やすことなく、画素の開口率を維持したままで、遮光効果を向上させることができる。
【００６９】
本実施の形態にかかる液晶表示装置は、ポリシリコンＴＦＴの上部側に、活性層（チャネル領域と、このチャネル領域を挟む両側のＬＤＤ領域とから形成される層）４および電極取り出し用のコンタクトホールを覆い、ソース電極６またはドレイン電極１３を形成している金属層と、上部遮光膜１６とを有する液晶表示装置であって、ポリシリコンＴＦＴが形成されている透明基板の基板面に対して垂直な方向から見て、上記金属層と上部遮光膜１６とが重なる重なり部を有する構成である。つまり、データ配線となる金属層を、上記条件を満足するように形成している。このことにより、上部遮光膜１６を回り込んだ光（回折光）を効果的に低減することができる。さらに、ソース電極６またはドレイン電極１３を形成している金属層を、活性層４全体を覆い、かつ、開口部にかからない領域まで拡張して形成することにより遮光効果を向上させることができる。さらに、対向基板に遮光膜を設けることにより、その効果は増大する。
【００７０】
加えて、表示品質を左右するＴＦＴ特性の安定化（ＴＦＴのチャネルにおける光リークの抑制）とＴＦＴプロセスにおける歩留りの向上といった両方の問題も改善している。
【００７１】
また、画素領域における、遮光膜を拡幅するわけではないので、開口率はそのまま維持されることとなり、小型で高精細な液晶表示装置を提供することが可能である。
【００７２】
なお、上記説明では、ポリシリコンＴＦＴを用いた例について説明したが、該ＴＦＴを構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、単結晶シリコンや、非晶質シリコンであってもよい。上記例示の材料のうち、応答速度を高速化できる点、および、液晶表示装置の駆動回路と一体形成することができる点では、ポリシリコンでＴＦＴを構成することがより好ましい。
【００７３】
また、上記の説明では、金属層がドレイン電極１３に相当する構成、すなわち、画素電極１８がドレイン電極１３と接続されている例について説明したが、画素電極１８がソース電極１２に接続されている構成でもよい。具体的には、電極を流れる電流の方向が上記説明と異なる場合には、画素電極１８はソース電極１２と接続されており、上記金属層はソース電極１２に相当することとなる。つまり、本実施の形態において、画素電極用コントクトホール１９に接続されている金属層とはソース電極１２またはドレイン電極１３を示している。
【００７４】
ここで、本実施の形態にかかる液晶表示装置の遮光効果について、シミュレーションの結果を参照して説明する。
【００７５】
具体的には、画素電極用コンタクトホール１９周辺の上部遮光膜１６の途切れから入射して、データ配線（信号配線）のエッジで回折され、下部遮光膜２で反射されて、活性層４へ到達する光強度（ＩＴＯは考慮せず）について、評価を行った。そして、波長４５０ｎｍの０°入射光を1とした場合、データ配線に沿った方向、すなわち、基板面においてチャネル方向に直交する方向では、従来の構成で、対向基板側の遮光膜が形成されていない構成では、約１×１０-3となる。また、従来の構成で対向基板側の遮光膜が有る構成では約１×１０-4に改善される。
【００７６】
本発明の構造、すなわち、画素電極用コンタクトホール１９の周囲で上部遮光膜１６と金属層とが重なる重なり部を有する構成（対向基板側の遮光膜無し）の場合には、上記光強度は、約１×１０-5になる。これにより、本発明にかかる液晶表示装置では、遮光効果が著しく改善（向上）する。更に上記構成に加えて、対向基板側に第２の遮光膜２１を形成することにより、上記光強度は、約１×１０-6に改善される。
【００７７】
次に、ゲート線に沿った方向、すなわち、チャネル方向では、画素電極用コンタクトホール１９の周辺の上部遮光膜１６の途切れから入射して、データ配線のエッジで回折され下層遮光膜２で反射されて、ＬＤＤ領域９へ到達する光強度（ＩＴＯは考慮せず）を評価した。波長４５０ｎｍの０°入射光の強度を1とすると、従来の構成、かつ、対向基板側の遮光膜が無い構成では、光強度は約１×１０-3であった。本発明の構成（対向基板側の遮光膜無し）の場合では、約１×１０-4に改善される。
【００７８】
以上により、対向基板側の第２の遮光膜２１が形成されていない構成でも、画素電極用コンタクトホール１９の周囲にて、金属層と上部遮光膜１６とが重なる重なり部を有するように形成することにより、十分な遮光効果が得られている。そして、さらに対向基板側に遮光膜を形成することで、より一層改善効果がアップすることがわかる。以上は、シミュレーションの結果であるが、実際に本発明のＴＦＴ基板を備えている液晶表示装置を用いて、表示品位を評価した結果、クロストークの低減などの効果が得られており実証されている。
【００７９】
本実施の形態にかかる液晶表示装置は、遮光効果を従来に比べて、著しく向上させることができるので、例えば、外部から該液晶表示装置に対して強い光を照射する、画像投影型のプロジェクション表示装置に好適に用いることができる。また、光リーク（ＴＦＴのオフリーク）をより一層防止することができるので、例えば、１つの画像情報の保持時間が比較的長い、携帯型端末等にも好適に用いることができる。
【００８０】
また、本実施の形態にかかる液晶表示装置では、透明基板１の基板面に対して垂直な方向から見て、ドレイン電極１３およびソース電極１２の少なくとも一方を、ＴＦＴのチャネル領域１０を実質的に覆い、開口率が下がらない領域まで拡幅することがより好ましい。具体的には、ドレイン電極１３とソース電極１２とを、電気的に短絡しないように拡幅する。ＴＦＴのチャネル領域１０を実質的に覆うように、ドレイン電極１３および／またはソース電極１２を拡幅することにより、より一層、光リークを防止することができる。
【００８１】
また、本実施の形態にかかる液晶表示装置において、透明基板１から見て上部遮光膜１６が形成されている側からのみ光を照射する場合、つまり、透明基板１から見て上部遮光膜１６が形成されている側からＴＦＴに照射される光を防止するには、該上部遮光膜１６および金属層によって、ＴＦＴに照射する光を防止できるので、下部遮光膜２は必ずしも必要がない。しかしながら、下部遮光膜２を設けることによって、他方向からＴＦＴに入射する光をより一層防止することができる。
【００８２】
このように、上記金属層を、上部遮光膜１６の縁部に沿って、上記金属層が上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成することによって、ＴＦＴに入射する光を少なくすることができる。なお、金属層は、必ずしも画素電極用コンタクトホール１９の周囲の全ての境界、すなわち、上部遮光膜１６の全ての縁部で重なり必要はなく、例えば、上記金属層上部遮光膜１６によって、遮光されていない部分について、補助容量１７を構成するゲート層を、上部遮光膜１６の縁部と重なるように大きく形成することで遮光してもよい。なお、上記金属層を、上部遮光膜１６の、縁部の全てに重なるように形成する、すなわち、上部金属層および上部遮光膜１６によって、透明基板１の基板面に垂直な方向から見た画素間が全て遮光されていることが特に好ましいことはいうまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明にかかる液晶表示装置は、以上のように、上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、すくなくとも上記画素電極用コンタクトホールおよびその周囲に形成されているとともに、上記上部遮光膜の縁部に沿って、上部遮光膜と重なる重なり部を有するように形成されている構成である。
【００８４】
それゆえ、上記トランジスタに光が照射されることにより、発生する光リークを防止することができるので、液晶表示装置の表示品位を向上させることができるという効果を奏する。
【００８５】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記透明基板とトランジスタとの間に下部遮光膜が設けられている構成とすることにより、より一層遮光効果を向上させることができる。
【００８６】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記金属層は、上記透明基板の基板面に垂直な方向から見て、上部遮光膜および下部遮光膜によって遮光されている領域と重なる範囲内で形成されている構成とすることにより、画素の開口領域を狭めることなく、遮光性をより向上させることができる。
【００８７】
本発明にかかる液晶表示装置は、上記透明基板と、液晶層を介して対向している対向基板に、第２の遮光膜が形成されている構成とすることにより、より一層遮光効果を向上させることができるので、トランジスタに光が入射することをより一層防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の液晶表示装置の画素電極用コンタクトホール付近の概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ´矢視断面図である。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ´矢視方向における上記液晶表示装置の製造工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、従来液晶表示装置の画素電極用コンタクトホール付近の概略の構成を示す平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ´矢視断面図であり、（ｃ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ´矢視断面図である。
【符号の説明】
１…透明基板
２…下部遮光膜
３…絶縁膜
４…活性層
５…ゲート絶縁膜
６…ゲート電極
１７…補助容量
７…ソース領域
８…ドレイン領域
９…ＬＤＤ領域
１０…チャネル領域
１１…層間絶縁膜
１２…ソース電極（金属層）
１３…ドレイン電極（金属層）
１４…窒化膜
１５…酸化膜
１６…上部遮光膜
１８画素電極
１９画素電極用コンタクトホール
【図１】
2004198849.tif 000003
【図２】
2004198849.tif 000004
【図３】
2004198849.tif 000005