JP2002072248A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開口率を低下させることなく充分な補助容量
を備えた液晶表示装置を提供する。 【解決手段】 一対の基板１，２の一方に画素電極23を
形成する。画素電極23との間で液晶容量を形成する他の
電極を設ける。液晶容量に並列に補助容量を接続する。
一対の基板１，２間に液晶３を挟持した液晶表示装置を
設ける。補助容量用半導体層20上に絶縁膜を形成し、絶
縁膜上に補助容量線21を形成して補助容量とする。補助
容量用半導体層20の表面に起伏を形成する。起伏の高さ
をゲート絶縁膜15の厚さ以下に抑える。補助容量用半導
体層20と補助容量線21とのリーク不良を起こさず、開口
率が低下せず、大きな補助容量を備えた液晶表示装置を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に補助容量用半導体層の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶表示装置は、画素電極と対向
電極との間に形成される液晶容量を保持するために、こ
の液晶容量と並列に接続された補助容量が形成されてい
る。液晶容量を保持するためにはこの補助容量は大きい
ほど好ましいが、通常、補助容量を形成する電極は遮光
性のため、補助容量を大きくするためには開口率を下げ
てしまうことになる。従って、充分な補助容量を得るた
めには開口率の低下が避けられず、また、開口率を上げ
るためには充分な補助容量を得ることができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたもので、開口率を低下させることなく充
分な補助容量を備えた液晶表示装置を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の基板
と、一対の基板間に挟持された液晶と、を有する液晶表
示装置において、一対の基板の一方に形成された画素電
極と、画素電極との間で液晶容量を形成する他の電極
と、液晶容量に並列に接続された補助容量と、を有し、
補助容量は、補助容量用半導体層と、補助容量用半導体
層上に形成された絶縁膜と、絶縁膜上に形成された補助
容量線と、からなり、補助容量用半導体層の表面は起伏
を有し、起伏の高さは絶縁膜の厚さ以下であることを特
徴とする液晶表示装置である。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の一
実施の形態の構成を図１および図２を参照して説明す
る。

【０００６】図１（ａ）は、本実施の形態における液晶
表示装置の一画素分を示す概略断面図であり、アレイ基
板１と対向基板２との間隙に液晶３が挟持されている。

【０００７】アレイ基板１の構成は、透明なガラス基板
11上に酸化シリコンもしくは窒化シリコン等からなるア
ンダーコート膜12を介して、薄膜トランジスタ、即ちＴ
ＦＴ（Thin Film Transistor）13を備えている。ＴＦＴ
13は、ポリシリコンからなる半導体層14上に酸化シリコ
ン等からなるゲート絶縁膜15を介してゲート電極16が形
成され、さらにゲート電極16を覆って酸化シリコン等か
らなる層間絶縁膜17が形成され、この層間絶縁膜17に形
成されたスルーホールを介して、ソース電極18およびド
レイン電極19が半導体層14に接続している構成となって
いる。

【０００８】さらに、アレイ基板１には、補助容量を形
成するために、ポリシリコン等からなる補助容量用半導
体層20が形成されており、この補助容量用半導体層20上
にゲート絶縁膜15を介して補助容量線21が形成されてい
る。この補助容量用半導体層20は、ソース電極18に接続
される。そして補助容量用半導体層20、補助容量線21お
よびゲート絶縁膜15により補助容量を形成する。

【０００９】さらに、ＴＦＴ13を覆って、顔料を分散さ
せた感光性レジスト等からなるカラーフィルタ22が形成
され、このカラーフィルタ22上にはインジウム−錫酸化
物等からなる画素電極23が形成される。この画素電極23
はカラーフィルタ22に形成されたスルーホールを介して
ＴＦＴ13のソース電極18に接続している。

【００１０】さらに、ＴＦＴ13上には、対向基板２との
ギャップを保持するため、透明もしくは有色の感光性レ
ジスト等からなるスペーサ24が形成され、このスペーサ
24を覆って全面にポリイミド等からなる配向膜25が形成
されている。

【００１１】次に対向基板２は、透明なガラス基板31上
にインジウム−錫酸化物等からなる対向電極32が形成さ
れており、さらにその上にポリイミド等からなる配向膜
33が形成されてなっている。

【００１２】ここで、補助容量用半導体層20は、その表
面に起伏を有しており、これにより平面視したときの面
積に比して補助容量の形成に寄与する実効的な面積を増
大させている。そしてこの起伏の高さ（最も低い部分と
最も高い部分との差）はゲート絶縁膜15の厚さ以下に形
成されている。これは、補助容量用半導体層20と補助容
量線21とのリーク不良を抑えるためである。即ち、図２
から分かるように、起伏の高さ／ゲート絶縁膜15の厚
さ、を横軸にとった時に、ちょうどこの値が１の近辺で
リーク不良率が３％となり、これを境にしてリーク不良
率が増大していることが分かる。従って、起伏の高さを
ゲート絶縁膜15の厚さ以下に抑えることがリーク不良を
抑えるためには重要となる。なお、より好ましくは起伏
の高さをゲート絶縁膜15の厚さ半分以下、即ちリーク不
良率を１％以下とする。なお、ゲート絶縁膜15の厚さ
は、起伏の影響を受けてややばらつきがあるが、ここで
いうゲート絶縁膜15の厚さとは、起伏の最も低い部分上
に形成されたゲート絶縁膜15の厚さとする。

【００１３】次に、上記一実施の形態の液晶表示装置の
製造方法を説明する。

【００１４】まず、アレイ基板１として、ガラス基板11
上に窒化シリコンをプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor D
eposition）法を用いて５０ｎｍの厚さで成膜し、アン
ダーコート膜12を形成する。そして連続してアモルファ
スシリコンを５０ｎｍの厚さで成膜する。

【００１５】次に、このアモルファスシリコン表面をフ
ッ酸により洗浄することで、自然酸化膜をほぼ完全に除
去した上で、ＸｅＣｌエキシマレーザを用いてアニール
し、ポリシリコンとする。このとき、種々のパラメータ
によりポリシリコン表面に形成される起伏の高さを調整
することが可能であり、後のゲート絶縁膜15の厚さとの
関係を考慮して起伏の高さを制御する。

【００１６】本実施の形態の場合には、エキシマレーザ
アニールの際の雰囲気中の酸素濃度により起伏の高さを
制御することとし、酸素濃度を１〜３％の範囲に設定し
アニールを行うことで、起伏の高さが最大で４０ｎｍの
ポリシリコンとした。

【００１７】そしてこのポリシリコンをパターニング
し、半導体層14および補助容量用半導体層20を同時に形
成する。ここで、本実施の形態においては、フッ酸によ
り自然酸化膜をほぼ完全に除去し、さらにアニールの際
の酸素濃度を１〜３％としたが、この酸素濃度は自然酸
化膜の有無もしくは厚さ等によって適宜変化させればよ
い。また、酸素濃度に限らず、その他のパラメータによ
り起伏の高さを制御してもよい。

【００１８】次に、テトラエトキシシランを原料ガスと
してプラズマＣＶＤ法により酸化シリコン膜を１３０ｎ
ｍの厚さで成膜し、ゲート絶縁膜15を形成する。ここ
で、ゲート絶縁膜15の厚さは起伏の高さ３０ｎｍ以下の
厚さである必要がある。

【００１９】次に、スパッタ法により、モリブデン−タ
ングステン合金を成膜し、パターニングして、ゲート電
極16および補助容量線21を形成する。

【００２０】そして、ゲート電極16および補助容量線21
上から例えばリンイオンなどのイオンを半導体層14およ
び補助容量用半導体層20にドーピングする。

【００２１】そして、これらゲート電極16および補助容
量線21を覆うように、プラズマＣＶＤ法により酸化シリ
コンを成膜し、層間絶縁膜17を形成し、この層間絶縁膜
17にスルーホールをあける。

【００２２】次に、Ａｌを主体とする金属をスパッタ法
により成膜し、パターニングしてソース電極18およびド
レイン電極19を形成する。

【００２３】この上に、顔料分散された感光性レジスト
を塗布し、これを露光、現像することによってスルーホ
ールをあけ、カラーフィルタ22とする。

【００２４】そして、このカラーフィルタ22上にインジ
ウム−錫酸化物をスパッタ法により成膜し、パターニン
グして画素電極23を形成する。

【００２５】次に、透明もしくは有色の感光性レジスト
を塗布、パターニングしてスペーサ24を形成し、さらに
全面にポリイミドを形成し、ラビング処理を行い、配向
膜25を形成する。

【００２６】対向基板２は、ガラス基板31上にインジウ
ム−錫酸化物をスパッタ法により成膜し、対向電極32を
形成し、その上にポリイミドを形成し、ラビング処理を
行い、配向膜33を形成する。

【００２７】そして、アレイ基板１と対向基板２とを図
示しないシール材により貼り合わせ、さらに、アレイ基
板１と対向基板２との間隙に液晶３を注入し、注入口を
封止して、液晶表示装置を得る。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、補助容量用半導体層の
表面に起伏を形成し、かつ、この起伏の高さをゲート絶
縁膜の厚さ以下に抑えることで、補助容量用半導体層と
補助容量線とのリーク不良を起こさず、開口率が低下せ
ず、大きな補助容量を備えた液晶表示装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施の形態における液晶表
示装置の部分断面図である。（ｂ）は起伏の高さとゲー
ト絶縁膜の厚さとを示す断面図である。

【図２】補助容量用半導体の起伏高さとゲート絶縁膜の
厚さとの比に対するリーク不良率を示すグラフである。

【符号の説明】

１ アレイ基板 ２ 対向基板 ３ 液晶 13 薄膜トランジスタとしてのＴＦＴ 14 半導体層 15 ゲート絶縁膜 16 ゲート電極 20 補助容量用半導体層 21 補助容量線 23 画素電極

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 HA28 JA24 JA33 JA35 JB69 KA04 KA12 KA18 KA19 KA22 KB12 KB25 MA05 MA08 MA30 MA41 NA07 NA22 PA08 5C094 AA10 AA15 AA43 BA03 BA43 CA19 DA13 DA15 DB01 DB04 EA04 EA10 EB02 FA01 FA02 FB12 FB14 FB15 GB10 5F110 AA30 CC02 DD02 DD14 EE06 EE44 FF02 FF12 FF30 GG02 GG13 GG22 GG25 GG45 HJ01 HJ12 HL03 HL23 NN02 NN23 NN35 NN73 PP03 PP31 QQ09 QQ11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の基板と、この一対の基板間に挟持
   された液晶と、を有する液晶表示装置において、 前記一対の基板の一方に形成された画素電極と、 この画素電極との間で液晶容量を形成する他の電極と、 前記液晶容量に並列に接続された補助容量と、を有し、 前記補助容量は、補助容量用半導体層と、この補助容量
   用半導体層上に形成された絶縁膜と、この絶縁膜上に形
   成された補助容量線と、からなり、 前記補助容量用半導体層の表面は起伏を有し、この起伏
   の高さは前記絶縁膜の厚さ以下であることを特徴とする
   液晶表示装置。
2. 【請求項２】 補助容量用半導体層は、ポリシリコンか
   らなることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
3. 【請求項３】 一方の基板には、画素電極に接続された
   薄膜トランジスタを有し、この薄膜トランジスタを形成
   する半導体層と補助容量用半導体層とが同一材料からな
   り、前記薄膜トランジスタを形成するゲート電極と補助
   容量線とが同一材料からなり、前記薄膜トランジスタを
   形成するゲート絶縁膜が絶縁膜と同一材料からなること
   を特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。