专利名称：液晶显示器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用薄膜晶体管(此后称为TFT)作为开关元件的液晶显示器件，并且更特别地涉及一种位于像素中的TFT的光屏蔽方法。
背景技术：
液晶显示器件一般包括其中安装TFT的TFT阵列衬底、位于TFT阵列衬底对面的反衬底、置于TFT阵列衬底和反衬底间的液晶层、在和液晶层相对的TFT阵列衬底侧上提供的起偏振片，以及在和液晶层相对的反衬底侧上提供的起偏振片。
根据液晶显示器件，当从反衬底侧入射的照明光线穿透液晶层时，照明光线的透射率按照来自像素电极的信号随同液晶分子取向的改变而改变，从而具有显示目标图象所必需的强度的光被发射。
当入射到液晶显示器件的照明光线进入TFT的沟道形成区时，电导率由于光电效应而增加，结果产生泄漏电流(此处被称作光漏电流)，由此引起TFT的误动作。通常，为了避免光进入到沟道形成区，在有源矩阵液晶显示器件中，在和TFT阵列衬底相对的反衬底侧上形成由金属材料如Cr(铬)或Al(铝)、树脂材料等构成的光屏蔽层。
穿透液晶层的大部分光被提供于反衬底一侧或TFT阵列衬底一侧上的光屏蔽层所阻挡以避免进入沟道形成区。但是，一部分透射光变成反射光(返回光)，它被TFT阵列衬底的界面等反射而又进入TFT阵列衬底，从而被射入沟道形成区引起光漏电流。当存储电容器等中的电荷量根据光漏电流而被改变从而使施加到像素电极的电压被改变时，液晶层中的光透射率随之被改变。因此，存在一个问题，即对比率被减少或引起显示图象的颜色不均和显示不正确。特别地，在半色调显示器中，使用其中光透射率的改变受施加电压的改变严重影响的区域。因此，由于TFT中光漏电流导致的显示失效更明显。
发明内容
为解决上述问题，本发明的一个目的是减少特别是半色调显示器中环绕沟道形成区的反射光的量，从而减少由光漏电流导致的显示失效的风险。
根据本发明的液晶显示器件，在一对衬底间提供一个液晶层，该对衬底中的一个衬底配备有包含TFT和其中形成开口部分的光屏蔽层的像素区，构成TFT的半导体层与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成，并且液晶分子的排列被这样控制，使得穿透液晶层的光以相对于开口部分的该侧的p-偏振光入射，在半色调显示器中，在开口部分中提供半导体层。该液晶层优选由TN型液晶构成。
并且，根据本发明的另一个结构，在一对衬底间提供TN型液晶层，该对衬底中的一个衬底是其中排列有多个TFT的是TFT阵列衬底，并且该衬底配备有包含多个TFT和其中形成开口部分的光屏蔽层的像素区，构成多个TFT中每一个的半导体层与光屏蔽层重叠并只在沿开口部分一侧的区中被形成，并且液晶分子的排列被这样控制，使得进入TFT阵列衬底的光以相对于开口部分该侧的p-偏振光被入射，在半色调显示器中，开口部分提供有半导体层。
图1表示入射到玻璃的光的反射系数和入射角之间的关系。如图1所示，一般，在包含入射光和入射表面法线的平面中振动的光(p-偏振光)的反射系数小于在垂直于包含入射光和入射表面法线的平面的平面中振动的光(s-偏振光)的反射系数。图2表示入射到主要含氧化硅的衬底和真空间的界面的光的反射系数和透射系数。如图2所示，即使在被主要含折射率n＝1.46的氧化硅的衬底所反射的光中，类似地，p-偏振光的反射系数小于s-偏振光的反射系数。
因此，当入射到TFT的反射光是主要含p-偏振光的光时，其反射光的量与主要含s-偏振光的光相比可被抑制。结果，入射TFT中的光可被减少。
如上所述，根据本发明的液晶显示器件，在半色调显示器中，穿透液晶层并且然后被射入TFT阵列衬底的被光转化成在行方向(或列方向)上的线性偏振光，并且像素TFT被排列在行方向(或列方向)上传播的光分量的传播方向上。因此射入TFT阵列衬底的反射表面的光被转化成主要包含p-偏振光的光以使反射光量最小化。
在附图中图1表示对于入射角θ的p-偏振光的反射系数R和s-偏振光的反射系数R；图2表示对于入射到氧化硅和真空间界面的入射角θ的光的反射系数和透射系数；图3是液晶显示器件的一部分的断面图；图4是通过放大液晶显示器件像素部分的一部分得到的顶视图；图5是该液晶显示器件的一部分的断面图；图6是形成于TFT阵列衬底上的TFT的断面图；图7是该液晶显示器件的一部分的断面图；图8是该整个液晶显示器件的顶视图；图9是该整个液晶显示器件的顶视图；图10A～10D表示应用本发明的显示器件的电子装置的实例；以及图11A～11C是表示摩擦处理方向的示意图。
具体实施例方式
将利用图4和5描述本发明的实施例模式。
图4是通过放大液晶显示器件中像素部分的一部分得到的顶视图。在图4中，对于每一个像素TFT，假定半导体层301为有源层，并假定其中栅电极302和半导体层301彼此重叠的区域为沟道形成区。
在本发明的液晶显示器件中，如图4所示，在其中按矩阵形式形成多个开口部分的光屏蔽层305中在行方向上连接的区域之一中，且在除与在列方向上连接的区域之一相交部分之外的区域(被A-A’、B-B’、C-C’、D-D’线包围的区)的下面，提供像素TFT的沟道形成区。
半导体层301、像素电极306和栅电极302中的形状可以不同于图4所示形状。
图5是沿图4中E-E’线的横截面图。在图5中，对对准膜415b进行摩擦处理，从而使最靠近TFT阵列衬底的液晶层中的液晶分子在列方向上对准，以把入射到其中的像素TFT如图4所示排列的TFT阵列衬底的光转化成半色调显示器中列方向上的偏振光。这样，当入射到TFT阵列衬底的光的偏振方向被控制时，在与TFT阵列衬底界面上反射的光的列方向光分量可被转化成p-偏振光光分量。
在图5中，像素TFT为顶栅型。但是，如果沟道部分提供在光屏蔽层305中沿行方向连接的区域之一中并且在除与在列方向上连接的区域之一相交部分之外的区域(被A-A’、B-B’、C-C’、D-D’线包围的区)的下面时，可采用底栅型。
以下将描述如图5所示的液晶显示器件的制造方法。
在具有优选的光透射性能和绝缘性能的衬底402上形成阻止杂质从衬底402扩散到半导体层301的基底膜403。具有优选的光透射性能和绝缘性能的氧化硅膜、氮化硅膜等可被用作基底膜403。此外，不是必须制成单层，因此可以使用两层或更多层的多层膜。
如下所述在基底膜403上形成像素TFT401、用于信号驱动器电路的N-沟道TFT(未表示出)和用于信号驱动器电路的P-沟道TFT(未表示出)。
在基底膜403上形成非晶硅膜并通过使用固相生长法或激光结晶化法使其结晶化以形成结晶硅膜。结晶硅膜被图形化以形成具有所需形状的半导体层301。在非晶硅膜的形成过程中或其结晶化之后，用于控制阈值的杂质被添加到半导体层301。
在半导体膜301上形成成为栅极绝缘膜404的氧化硅膜，并进一步在其上形成成为栅电极302的导电膜。除氧化硅膜之外，具有绝缘性的膜如氮化硅膜被用作绝缘膜。金属材料如钨或钼、金属化合物如氮化钽、添加杂质以降低电阻率的硅膜等被用于导电膜。此外，栅极绝缘膜404不一定被制成单层，而可被制成多层结构，其中其它金属材料、其它金属化合物、其它硅膜等被层叠。栅极绝缘膜404和栅电极302通过图形化形成所需形状。
其次，通过掺杂将杂质添加到半导体层301以形成具有低杂质浓度的LDD区405和具有高杂质浓度的源(和漏)区406。LDD区405被形成以获得所需的关态泄漏电流。当即使在不存在该区的情况下也能获得所需的关态泄漏电流时，可不形成该区。此外，在信号驱动电路部分的TFT中，为了获得所希望的可靠性，可形成其中栅电极和LDD部分彼此重叠的低浓度杂质区。
通过上述工艺，像素TFT401、N-沟道TFT以及P-沟道TFT被制作在相同衬底上。
其次，形成层间绝缘膜407。无机材料如具有优选的光透射性能和绝缘性能的氧化硅膜或有机材料如具有优选的光透射性能和绝缘性能的丙烯酸被用作层间绝缘膜407。层间绝缘膜407不一定被制成单层，而可被制成多层结构，其中具有优选的光透射性能和绝缘性能的无机材料或有机材料被层叠。此外，在层间绝缘膜407形成之前或之后对其进行氮气氛或氢气氛中的热处理，以进行掺杂杂质的激活和用于终止存在于半导体层301和栅极绝缘膜404之间界面中的悬挂键的氢化。当层间绝缘膜407被制成多层结构时，可在层叠过程中进行热处理。
在层间绝缘膜407中形成接触孔，然后形成像素电极306，并进一步形成用于传输信号到TFT和像素电极306的布线409。作为导电金属化合物的ITO被用于像素电极。氢化可在形成布线409后进行。此外，可使用由下述工艺获得的结构。即，形成布线后，形成层间绝缘膜，形成像素电极，并通过接触孔使像素电极和布线间接触。
通过上述工艺制作TFT阵列衬底后，如下所述制作反衬底。
在具有优选的光透射性能和绝缘性能的衬底410上形成金属铬膜，并进行图形化形成具有所需形状的光屏蔽层305。除金属材料如金属铬外，不透光的树脂材料等可被用作光屏蔽层。
在光屏蔽层305上形成作为透明导电膜的ITO膜以形成反电极412。
虽然在图5中未表示出，可在光屏蔽层305和反电极412之间提供滤色器等。通过上述工艺，制造反衬底。
其次，分别在TFT阵列衬底和反衬底上形成由聚酰亚胺树脂制成的对准膜415a和415b。除聚酰亚胺树脂外，也可使用聚酰胺系树脂。进行摩擦处理使液晶分子具有恒定的预倾角(pretilt angle)和恒定的扭转角。在本实施例模式中，如图11A和11B所示在相对于各衬底的长边方向(A-A’)成约45°的方向上，对形成于TFT阵列衬底上的对准膜415a和形成于反衬底上的对准膜415b进行摩擦处理。注意对准膜415a的处理方向与对准膜415b的处理方向相差约90°。而且，当使液晶分子在对准膜415a和415b之间具有左手扭转方向时，在施加到液晶层的电压变化为最大的电压处，如图11C所示，可进行控制从而使透过液晶层的光成为垂直于A-A’方向的偏振光。射入TFT的光成为主要包含p-偏振光的光。
密封剂被施加到反衬底。之后，在烘箱中加热反衬底用于暂时固化，然后喷涂塑料球形衬垫。
TFT阵列衬底和反衬底以高精度彼此结合以制造液晶面板。填充剂(未表示出)被混入密封剂。这样，两个衬底可通过填充剂和衬垫在恒定间隔处彼此结合。被结合的衬底的不需要部分被剪掉以得到具有所需尺寸的液晶面板。液晶材料413被注射液晶面板的内部以填充整个面板，然后面板用密封剂完全密封。
FPC、起偏振片和相差片被附着到通过上述工艺制造的液晶面板以获得液晶显示器件。注意，本实施例模式的液晶显示器件是TN型液晶显示器件。
实施例1在本实施例中，将描述制造TN型液晶显示器件的方法。
首先，将描述作为液晶显示器件结构元件之一的TFT阵列衬底的制造方法。注意，本实施例制造的TFT阵列衬底是这样设计的，使得像素TFT被配置在列方向上毗邻开口部分的光屏蔽层下。
在图6中，准备用于形成TFT的衬底501。具有绝缘表面的衬底如玻璃衬底或石英衬底被用作衬底501。此外，可使用表面形成绝缘膜的不锈衬底、主要含硅的衬底或金属衬底。
在衬底501上形成用于防止来自衬底的杂质扩散的基底绝缘膜502(502a和502b)。具有绝缘性的膜如氧化硅膜或氮化硅膜被用作基底绝缘膜502。此处，描述其中具有两层结构(502a和502b)的膜被用作基底绝缘膜502的一个实例。但是，单层膜或其中叠加两层或更多层的膜可用作绝缘膜。此外，如果杂质扩散不产生问题，可不使用基底绝缘膜502。
在基底绝缘膜502上形成半导体层503。形成非晶硅膜，然后通过光刻和腐蚀将由结晶化非晶硅膜获得的结晶硅膜形成所需形状以获得半导体层503。半导体层503的厚度为45～60nm。如果必要，可设定为45nm或更小、或60nm或更大。除了非晶硅膜，也可形成非晶硅锗膜。使用已知的固相生长法或已知的激光结晶化法进行结晶化。
用于控制元件阈值电压的杂质被添加到半导体层503。磷、硼等被用作杂质。在非晶硅膜形成后、非晶硅膜结晶化后或半导体层503形成后通过掺杂进行杂质添加。此外，在膜形成时可使用添加杂质的非晶硅膜。
在半导体层503上形成栅极绝缘膜504。栅极绝缘膜504由厚100～120nm的氧化硅膜制成。如果必要，栅极绝缘膜504的厚度可被设定为100nm或更小、或120nm或更大。除了氧化硅膜，也可形成诸如氮化硅膜的绝缘膜。
在栅极绝缘膜504上形成每个栅电极505(505a和505b)。更特殊地，厚20～100nm的导电膜505a和厚100～400nm的导电膜505b被叠加在栅极绝缘膜504上，然后通过光刻和腐蚀形成具有所需形状的栅电极505。在本实施例中，TaN被用作导电膜505a，而W被用作导电膜505b。用于形成栅电极505的材料不限于上述氮化钽或钨。因此选自由元素Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr和Nd组成的组中的一种元素、由这些元素结合形成的合金膜或化合物材料，或以添加诸如磷的杂质元素的多晶硅膜为代表的半导体膜可被用作栅电极。此外，在本实施例中，使用双层叠层膜。但是，单层膜或两层或两层以上的叠层结构可被使用。在本实施例中，通过使用含CF4气体的刻蚀气体的锥形刻蚀和各向异性刻蚀形成帽形栅电极505，其中，具有梯形断面形状的两个层被叠加，并且上层的底部和下层的上部长度基本上相同。如果能够形成所需形状，CF4气体之外的气体可被用于锥形刻蚀和各向异性刻蚀。此外，可采用帽形之外形状的栅电极。
形成n--区506。n--区506通过对半导体层整个表面掺杂磷形成。在本实施例中使用磷。但是，如果是n-型杂质元素，可使用As等。除了掺杂，也可使用如离子注入的方法等。
形成n-区507和n+区508。更特殊地，形成抗蚀剂掩模，以便不添加n-型杂质到除N-区507和n+区508之外的区域，然后掺杂磷形成n-区和n+区。n-区507通过栅电极505a被掺杂磷。此外，n-区通过留在半导体层503上的绝缘膜被掺杂。在本实施例中，用于形成n-区507的掺杂和用于形成n+区508的掺杂同时进行。但是，用于形成n-区和形成n+区的掺杂条件可被改变。此外，可使用n-型杂质元素如As代替磷。掺杂之外的方法如离子注入可被用作添加方法。
P-区509和p+区510被形成。更特殊地，形成抗蚀剂掩模，以便不添加p-型杂质到除p-区509和p+区510之外的区，然后硼被添加以形成p-区和p+区。p-区509通过栅电极505a被掺杂硼。此外，p-区通过留在半导体层503上的绝缘膜被掺杂。在本实施例中，用于形成p-区509的掺杂和用于形成p+区510的掺杂同时进行。但是，用于形成p-区509和形成p+区510的掺杂条件可被改变。此外，掺杂之外的方法如离子注入可被用作添加方法。
层间绝缘膜511(511a、511b和511c)被形成。层间绝缘膜511由是无机膜的第一层间绝缘膜511a和第二层间绝缘膜511b以及是有机膜的第三层间绝缘膜511c构成。
厚50～100nm的氧化硅膜被用作第一层间绝缘膜511a。第一层间绝缘膜511a形成后，通过加热激活添加到半导体层的杂质。通过使用电炉在氮气氛中进行550℃、1～12小时的激活。在本实施例中，使用电炉进行激活。但是，可使用用于RTA的灯或激光器进行激活。激活时的气氛、温度和时间条件不限于上述条件。当激活在栅电极505不被氧化的气氛中进行时，例如，当使用电炉或用于RTA的灯在低氧气氛中进行激活时，可不形成层间绝缘膜511a。另外，当使用激光器进行激活时，可不形成层间绝缘膜511a。另外，可使用氧化硅膜之外的材料，只要材料能耐激活温度，能防止栅电极505在激活过程中被氧化并具有优选的光透射性能。
厚50～100nm的氮化硅膜被用作第二层间绝缘膜511b。第二层间绝缘膜511b形成后，在氮气氛中进行350～420℃、1小时的热处理。在本实施例中，热处理在氮气氛中。热处理可在3％～100％的氢气氛中进行。此外，热处理时间不限于1小时。如果热处理是在第一层间绝缘膜511a形成后进行的激活处理之后在3％～100％的氢气氛中进行1小时，第二层间绝缘膜511b形成后可不进行上述热处理。
厚0.6～1.6μm的丙烯酸被用作第三层间绝缘膜511c。除丙烯酸外，可使用具有绝缘性能的材料如聚酰亚胺。此外，可使用具有绝缘性能的无机膜。无机膜的厚度根据无机膜的介电常数被改变。但是，一般为1.0～1.3μm。
在第三层间绝缘膜511c上形成像素电极512。像素电极512通过形成ITO(氧化铟锡)膜并且然后对其进行光刻和腐蚀而被形成。如果是透明导电膜。除ITO外还可使用氧化锡(SnO2)等。
像素电极512形成后，通过光刻和腐蚀形成用于连接高杂质浓度区(508和510)和布线513的接触孔。
形成接触孔后，形成布线513。更特殊地，形成厚约60nm的第一Ti膜，其上层叠厚约40nm的TiN膜，其上再层叠厚350nm的Al-Si(含Si2％重量百分比的Al)膜，其上形成第二Ti膜，并对最终的叠层膜进行光刻和腐蚀以形成布线513。第一Ti膜阻止Al-Si膜中的Al扩散进入半导体层。第二Ti膜防止在Al-Si膜上形成小丘。在本实施例中，TiN膜被形成以改善阻止Al扩散效应。但是，可不形成TiN膜。除Al-Si膜外，可使用另一种低电阻导电膜如Al-Ti(含Ti的Al)。
在本实施例中，提供一个其中像素电极512和布线513被层叠的区，从而不形成接触孔而使像素电极512和布线513彼此电连接。
通过上述工艺，制造在相同衬底上具有包含GOLD结构的n-沟道TFT和GOLD结构的p-沟道TFT的驱动器电路和包含像素TFT、存储电容器和像素电极的像素部分的TFT阵列衬底。
其次，将描述反衬底的制造方法。如图7所示，在衬底601上形成光屏蔽膜602。光屏蔽膜602通过形成金属铬膜并对其进行光刻和腐蚀而形成。
在光屏蔽层602上形成反电极605。反电极605通过形成用作透明导电膜的ITO膜并对其进行光刻和腐蚀形成。
当在光屏蔽膜602和反电极605间提供滤色器603时，目标色的彩色树脂被通过旋涂法施加到光屏蔽层602，然后进行曝光和显影。对三种颜色(红、蓝和绿)的滤色器中的每一个(未表示出)重复这种滤色器形成工艺。
用于消除滤色器603和光屏蔽层602之间的台阶以使之整平的保护膜604被形成。保护膜604通过将丙烯酸施加到滤色器上形成。除丙烯酸外，可使用能够整平台阶的材料。当不提供滤色器时，可不形成保护膜604。
通过上述工艺，制造反衬底。
TFT阵列衬底609和反衬底610制造完成后，使用这些衬底按下面的方法生产液晶面板611。
分别在TFT阵列衬底609的TFT形成侧和反衬底610的像素电极形成侧中形成对准膜608。胶版印刷(offset print)法被用于形成对准膜608。聚酰亚胺树脂被用作对准膜608的材料。除此之外，可使用聚酰胺基(polyamic based)树脂等。
在形成对准膜608的TFT阵列衬底的对准膜形成侧和反衬底的对准膜形成侧进行摩擦处理，从而使液晶分子以恒定的预倾角被排列。设定摩擦角以使液晶分子具有90°的扭转角，并且使液晶层中最靠近TFT阵列衬底的液晶分子的导向器(director)方向以45°与图4中的A-A’线相交。在本实施例中，扭转角被设定为90°。但是，可设定90°之外的角度以获得所需的对比度等。此外，为了在透过衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化为最大时的电压处，将透过液晶层的光转化为垂直于图4中A-A’线的线性偏振光，必要时必须改变液晶分子导向器方向。摩擦处理后，TFT阵列衬底609和反衬底610被清洗以去除摩擦处理所造成的污染和摩擦布所掉的毛。
密封剂(未表示出)被施加到反衬底，然后反衬底610被在烘箱中加热用于使密封剂暂时固化。暂时固化后，塑料球形衬垫607被喷涂到反衬底像素电极形成侧。
TFT阵列衬底609的TFT形成侧和反衬底610的像素电极605形成侧彼此相对，并且两个衬底被高精度结合在一起以制造液晶面板611。填充剂(未表示出)被混入密封剂。这样，两个衬底通过填充剂和衬垫以固定间隔被结合在一起。
被结合衬底的不需要部分被剪掉以获得具有所需大小的液晶面板611衬底。
液晶材料606被注射到液晶面板611的内部。面板的整个内部被填满液晶材料606后，面板用密封剂(未表示出)完全密封。
图8是液晶面板611的顶视图。扫描信号驱动器电路702a和图象信号驱动器电路702b被配置在像素部分701的周围区域。除这些外，还提供包含CPU和存储器的信号处理电路702c。驱动器电路通过连接布线组703与外部输入和输出端子组704连接。
在像素部分701中，从扫描信号驱动器电路702a延伸的栅极布线组与从图象信号驱动器电路702b延伸的数据布线组以矩阵形式交叉以构成像素。像素TFT、存储电容器和像素电极被提供给每个像素。
在TFT阵列衬底707上的像素部分701、扫描信号驱动器电路702a、图象信号驱动器电路702b和信号处理电路702c的外部以及外部输入和输出端子组704的内部形成密封剂705。
在液晶面板611的外部，柔性印刷电路(FPC)706和外部输入和输出端子组704连接，从而使它通过连接布线组703而与各个驱动器电路连接。外部输入和输出端子组704由和数据布线组相同的导电膜制成。柔性印刷电路706由对其形成铜布线的由聚亚酰胺等构成的有机树脂膜组成，并通过各向异性导电粘接剂与外部输入和输出端子组704连接。
起偏振片和相差片被附着到液晶面板611的反衬底，使得在液晶层中与最接近反衬底的液晶分子相同的导向器方向上的线性偏振光被射入其中。此外，起偏振片和相差片被附着到面板的TFT阵列衬底，使得在液晶层中和最接近TFT阵列衬底的液晶分子相同的导向器方向上的光被输出。
通过上述方法，生产本发明的液晶显示器件。虽然本实施例中没有描述，必要时增加清洗步骤和热处理步骤。
实施例2在本实施例中，不同于实施例1，将描述一种液晶显示器件的制造方法，其中像素TFT被配置在行方向上毗邻开口部分的光屏蔽层下。作为一种制造TFT阵列衬底和反衬底的方法，可使用与实施例1相同的方法。注意，假定本实施例中的液晶显示器件是TN型液晶显示器件。
像在实施例1中一样，在对准膜608形成到的TFT阵列衬底的对准膜形成侧和反衬底的对准膜形成侧进行摩擦处理，从而使液晶分子以恒定的预倾角被排列。设定摩擦角以使液晶分子具有90°的扭转角，并且使液晶层中最靠近TFT阵列衬底的液晶分子的导向器方向以45°与图4中的C-C’线相交。在本实施例中，扭转角被设定为90°。但是，可设定90°之外的角度以获得所需的对比度等。此外，为了在透过衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化为最大时的电压处，将透过液晶层的光转化为垂直于图4中C-C’线的线性偏振光，必要时必须改变液晶分子导向器方向。
经过这样的摩擦处理后，TFT阵列衬底和反衬底通过和实施例1同样的方法彼此结合以制造液晶面板。FPC等通过和实施例1同样的方法附着到制造好的液晶面板上以生产液晶显示器件。
实施例3在本实施例中，将使用图3和9描述形成TFT阵列衬底的工艺，其中在构成TFT的半导体层下提供一个下部光屏蔽膜。即使在如同本实施例中在半导体层下提供下部光屏蔽膜的情况下，例如，当照射强光如来自投影仪等的光时，存在照射在下部光屏蔽膜和半导体层之间的光回绕引起光漏电流的情况。即使在这种情况下，当应用本发明时，在衬底界面上反射光的量可被减少，并且光漏电流量可被抑制。注意，本实施例中的液晶显示器件是TN型液晶显示器件。
作为衬底10，可使用石英衬底、玻璃衬底、陶瓷衬底等。此外，也可使用表面形成绝缘膜的不锈衬底、硅衬底或金属衬底。注意，当使用玻璃衬底时，可预先在低于玻璃变形点10～20℃的温度下进行热处理。
在衬底10上形成多晶硅膜和WSi膜，并图形化以形成下部光屏蔽膜11。作为下部光屏蔽膜11，可使用多晶硅膜、WSix(x＝2.0～2.8)膜、由导电材料如Al、Ta、W、Cr或Mo构成的膜以及具有其叠层结构的膜。在本实施例中，下部光屏蔽膜11具有WSix膜(膜厚100nm)11b和多晶硅膜(膜厚50nm)11a的叠层结构，它由具有高光屏蔽性能的导电材料构成，并且以预定间隔形成。注意，下部光屏蔽膜11用作栅极线。于是，下文中对应于下部光屏蔽膜的部分称作栅极线。
为覆盖栅极线11而形成第一绝缘膜12。第一绝缘膜12厚度为500nm。作为第一绝缘膜12，可使用通过低压CVD法、等离子体CVD法、溅射法等形成的含硅绝缘膜。此外，第一绝缘膜12优选由氧化硅膜、氮氧化硅膜、氮化硅膜或结合这些膜的叠层膜制成。
其次，通过低压CVD法在第一绝缘膜12上形成非晶半导体膜。非晶半导体膜的材料不特别限定。但是，优选由硅或硅锗(SixGe1-x0＜x＜1，典型地，x＝0.001～0.05)合金等构成。注意在本实施例中，厚65nm的非晶硅膜被形成作为非晶半导体膜。
其次，非晶硅膜被通过使用Ni作为催化金属元素的结晶化步骤结晶化以形成结晶硅膜。注意，结晶化步骤后，可对结晶硅膜进行激光照射以改善结晶硅膜的结晶性。
在结晶化后的结晶硅膜上形成由膜厚50nm的氧化硅膜制成的掩模绝缘膜作为掩模，然后磷被以1×1019原子/cm3～1×1020原子/cm3的浓度添加到结晶硅膜。之后，进行700℃、12小时的热处理以吸杂结晶化后不再需要的催化金属元素到添加磷的区。
其次，为了改善结晶硅膜的结晶性，进行氧化处理。当通过使用低压CVD装置在结晶硅膜上形成厚20nm的氧化硅膜(此后称为HTO膜)后于950℃进行热氧化处理时，热氧化膜以HTO膜∶氧化硅膜(其中硅膜被氧化的部分)＝20∶60(nm)的比例形成。腐蚀热氧化膜，然后图形化通过热氧化处理其厚度变为35nm的结晶硅膜以形成具有所需形状的岛状半导体层19a～19d。
其次，形成厚30nm的HTO膜以覆盖岛状半导体层19a～19d。然后，磷被添加到后来成为存储电容器2004的区中的岛状半导体层19d中以给予导电性，使得它可被用作存储电容器的下部电极。更特殊地，位于岛状半导体层19d上的一个区中的厚30nm的HTO膜被选择性地腐蚀，然后磷被添加到岛状半导体层19d中。
之后，在厚30nm的HTO膜上形成厚50nm的HTO膜以形成由两层HTO层组成的栅极绝缘膜(第二绝缘膜)20。
半导体层19a～19d形成后，可掺杂少量的杂质元素(硼或磷)以控制TFT的阈值。这一杂质添加步骤优选在半导体膜结晶步骤前、半导体膜结晶步骤后或形成栅极绝缘膜20步骤后进行。
其次，为了使用岛状半导体层19a～19d作为有源层形成TFT，用于给予n-型或p-型的杂质元素(此后称为n-型杂质元素或p-型杂质元素)被选择性地添加到半导体层，以形成具有低电阻的源区和漏区，并进一步形成LDD区。和在源区和漏区中一样杂质元素被添加到LDD区。
因此，在岛状半导体层19a～19d中形成被夹在源区和漏区之间的沟道形成区。
之后，形成通过第一绝缘膜12和栅极绝缘膜20到达栅极线11的接触孔。然后在栅极绝缘膜20上形成导电膜，并图形化以在各像素的沟道形成区上形成栅电极22a～22c和电容器布线(存储电容器的上部电极)22d。其中形成电容器布线22d的区域中的栅极绝缘膜20只是栅极绝缘膜的第二层。因此，该区比其它区薄，使得保持电容得以增加。此外，栅电极22c通过接触孔与栅极布线11电连接。
形成厚约300nm用于形成栅电极和电容器布线的导电膜，导电膜由添加给予导电类型的杂质元素的多晶硅膜、WSix(x＝2.0～2.8)膜、由导电材料如Al、Ta、W、Cr或Mo构成的膜或者具有其叠层结构的膜构成。它可由上述导电材料制成的单层构成。
其次，形成覆盖栅电极22a～22c和电容器布线22d的第三绝缘膜(第一层间绝缘膜)23。第三层间绝缘膜优选厚约70nm，并由氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜或组合这些膜的层叠膜制成。
其次，形成第四绝缘膜(第二层间绝缘膜)24。第四绝缘膜由有机绝缘体材料膜、氧化硅膜、氮化硅膜或氧氮化硅膜形成为约800nm厚。
其次，形成通过栅极绝缘膜20、第三绝缘膜23和第四绝缘膜24到达岛状半导体层19的接触孔。然后，在第四绝缘膜24上形成通过接触孔与岛状半导体层19接触的导电膜，并按所需形状图形化以形成用于各TFT间电连接的连接布线和源极布线25a～25e。通过形成主要含Al、W、Ti或TiN的膜，或具有其叠层结构的导电膜(在本实施例中，为三层结构，其中含Ti的Al膜夹在两Ti膜中)来获得用于形成这些布线的导电膜，使得它的厚度变成500nm，然后进行图形化。注意，源极布线25d在存储电容器上延伸并与岛状半导体层19c电连接。
其次，形成厚1000nm、由丙烯酸等制成的有机绝缘膜构成的覆盖连接布线的第五绝缘膜26。由Al、Ti、W、Cr、黑色树脂等构成并具有高光屏蔽性能的膜被形成于第五绝缘膜26上，并被图形化成所需形状以形成上部光屏蔽膜27。光屏蔽膜27位于一个网格形状中，以光屏蔽除像素开口部分以外的区域。进一步，由和第五绝缘膜26相同材料制成的第六绝缘膜28被形成，以覆盖光屏蔽膜27，并且在第五绝缘膜26和第六绝缘膜28中形成到达连接布线25e的接触孔。
其次，形成厚100nm的由ITO等构成的透明导电膜，并图形化成所需形状以形成像素电极29。
图9表示至此所形成状态的顶视图。图中沿A-A’线的基本上横截面的视图对应于图3B中的A-A’线部分，而沿B-B’线的基本上横截面的视图对应于图3B中的B-B’线。注意，图9中未表示出像素电极。
其次，分别在TFT阵列衬底30的TFT形成侧和反衬底40的反电极42形成侧中形成对准膜41。胶版印刷法被用于形成对准膜41。聚酰亚胺树脂被用作对准膜41的材料。除此之外，可使用聚酰胺基树脂等。
在TFT阵列衬底对准膜形成侧和反衬底的对准膜形成侧进行摩擦处理，从而使液晶分子以恒定的预倾角排列。设定摩擦角以使液晶分子具有90°的扭转角，并且使液晶层中最靠近TFT阵列衬底的液晶分子的导向器方向以45°与图9中的C-C’线相交。在本实施例中，扭转角被设定为90°。但是，可设定90°之外的角度以获得所需的对比度等。此外，为了在透过衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化为最大时的电压处，将透过液晶层的光转化为主要垂直于图9中C-C’线的线性偏振光，必要时必须改变液晶分子导向器方向。摩擦处理后，TFT阵列衬底30和反衬底40被清洗以去除摩擦处理所造成的污染和摩擦布所掉的毛。由此，主要包含p-偏振光的光被射入像素TFT2003。
密封剂(未表示出)被施加到反衬底，然后反衬底40被在烘箱中加热用于使密封剂暂时固化。暂时固化后，塑料球形衬垫被喷涂到反衬底的像素电极形成侧。
TFT阵列衬底30的TFT形成侧和反衬底40的像素电极42形成侧彼此相对，并且两个衬底被高精度结合在一起以制造液晶面板50。填充剂(未表示出)被混入密封剂。这样，两个衬底通过填充剂和衬垫以固定间隔被结合在一起。
被结合衬底的不需要部分被剪掉以获得具有所需大小的液晶面板50衬底。
液晶材料51被注射到液晶面板50的内部。面板的整个内部被填满液晶材料51后，面板用密封剂(未表示出)完全密封。
如同在实施例1中一样，在液晶面板50中，在像素部分的周围区域提供扫描信号驱动器电路和图象信号驱动器电路。除这些外，还提供包含CPU和存储器的信号处理电路。驱动器电路通过连接布线组与外部输入和输出端子组连接。
在像素部分，从扫描信号驱动器电路延伸的栅极布线组与从图象信号驱动器电路延伸的数据布线组以矩阵形式交叉以构成像素。像素TFT、存储电容器和像素电极被提供给每个像素。
在TFT阵列衬底30上的像素部分、扫描信号驱动器电路、图象信号驱动器电路和信号处理电路的外部以及外部输入和输出端子的内部形成密封剂。
在液晶面板50的外部，柔性印刷电路(FPC)被和外部输入和输出端子连接，从而使它通过连接布线组而与各个驱动器电路连接。外部输入和输出端子由和数据布线组相同的导电膜制成。柔性印刷电路由聚酰亚胺等构成的对其形成铜布线的有机树脂膜组成，并通过各向异性导电粘接剂与外部输入和输出端子连接。
实施例4对于配备应用本发明的显示器件作为显示单元的电气设备的具体实例，如图10A～10D所示，有个人计算机(图10A)、显示器(图10B)、正投型投影仪(图10C)和另一种正投型投影仪(图10D)。本发明的电子器件可被用作电气设备的显示单元。此外，电子器件可被用作除上面提到的电气设备外的电子器件的显示单元。根据配备应用本发明的显示器件的电子设备，光漏电流的量被抑制从而减少显示图象的颜色不均匀性和错误显示，从而获得优选的显示图象。
根据本发明，在和TFT阵列衬底的界面上被反射并环绕像素TFT的光的量可被减少，从而光漏电流可被抑制。
权利要求
1.一种液晶显示器件，包含一对衬底；及提供于该对衬底间的液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含有薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化变为最大时，在液晶层中的液晶分子的排列被控制，从而使透过液晶层并入射到该对衬底中的该衬底的光作为垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。
2.根据权利要求1的液晶显示器件，其中该对衬底中的该衬底包含第一布线和第二布线，第一布线具有和薄膜晶体管的栅电极相同的横截面形状，并通过第二布线连接到薄膜晶体管的源或漏。
3.根据权利要求1的液晶显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
4.一种液晶显示器件，包含一对衬底；以及提供于该对衬底间的TN型液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压变化变为最大时，在液晶层中的液晶分子的排列被控制，从而使透过液晶层并入射到该对衬底中该衬底的光作为垂直于开口部分的该侧的偏振光入射。
5.根据权利要求4的液晶显示器件，其中该对衬底中的该衬底进一步包含第一布线和第二布线，第一布线具有和薄膜晶体管的栅电极相同的横截面形状，并通过第二布线连接到薄膜晶体管的源或漏。
6.根据权利要求4的液晶显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
7.一种液晶显示器件，包含一对衬底；以及提供于该对衬底间的TN型液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化变为最大时，进行摩擦处理，从而使射入提供给该对衬底中该衬底的开口部分的光作为垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。
8.根据权利要求7的液晶显示器件，其中该对衬底中的该衬底进一步包含第一布线和第二布线，第一布线具有和薄膜晶体管的栅电极相同的横截面形状，并通过第二布线连接到薄膜晶体管的源或漏。
9.根据权利要求7的液晶显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
10.一种显示器件，包含一对衬底；以及提供于该对衬底间的液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层、其间置有栅极绝缘膜的毗邻半导体层的栅电极，形成于薄膜晶体管上的层间绝缘膜；通过形成于层间绝缘膜上的布线被电连接到半导体层的源极布线；以及形成于层间绝缘膜上的栅极布线，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化变为最大时，在液晶层中的液晶分子的排列被控制，从而使透过液晶层并入射到该对衬底中的该衬底的光作为垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。
11.根据权利要求10的显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
12.一种显示器件，包含一对衬底；以及提供于该对衬底间的TN型液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层，形成于薄膜晶体管上的层间绝缘膜；通过形成于层间绝缘膜上的布线被电连接到半导体层的源极布线；以及形成于层间绝缘膜上的栅极布线，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化变为最大时，在液晶层中的液晶分子的排列被控制，从而使透过液晶层并入射到该对衬底中该衬底的光作为垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。
13.根据权利要求12的显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
14.一种显示器件，包含一对衬底；以及提供于该对衬底间的TN型液晶层，其中该对衬底中的一个衬底包含含薄膜晶体管和光屏蔽层的像素区，光屏蔽层具有用于透射光的开口部分且至少由一层构成，薄膜晶体管包含与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧形成的半导体层，形成于薄膜晶体管上的层间绝缘膜；通过形成于层间绝缘膜上的布线被电连接到半导体层的源极布线；以及形成于层间绝缘膜上的栅极布线，其中，当穿透该对衬底的光的透射率的变化相对于施加到液晶层的电压的变化变为最大时，进行摩擦处理，从而使射入提供给该对衬底中的该衬底的开口部分的光以垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。
15.根据权利要求14的显示器件，其中液晶显示器件组合在选自由个人计算机、显示器和投影仪组成的组中的至少一个中。
全文摘要
在一对衬底间提供一个液晶层，该对衬底中的一个衬底配备有包含TFT和其中形成开口部分的光屏蔽层的像素区，构成TFT的半导体层与光屏蔽层重叠并沿开口部分的一侧被形成，并且液晶分子的排列被这样控制，使得穿透液晶层的光以垂直于开口部分的该侧的偏振光被入射。液晶层特别地由TN型液晶构成。
文档编号G02F1/1335GK1444083SQ0312016
公开日2003年9月24日 申请日期2003年3月10日 优先权日2002年3月8日
发明者荒尾达也 申请人:株式会社半导体能源研究所