JP2002072248A - Liquid crystal display device - Google Patents
Liquid crystal display deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a liquid crystal display, and more particularly, to a structure of a semiconductor layer for an auxiliary capacitor.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Conventionally, in a liquid crystal display device, an auxiliary capacitor connected in parallel with a liquid crystal capacitor is formed in order to hold a liquid crystal capacitor formed between a pixel electrode and a counter electrode. In order to maintain the liquid crystal capacitance, the larger the auxiliary capacitance is, the more preferable it is. However, since the electrodes forming the auxiliary capacitance are light-shielding, the aperture ratio is reduced in order to increase the auxiliary capacitance. Therefore, a decrease in the aperture ratio is inevitable to obtain a sufficient auxiliary capacitance, and a sufficient auxiliary capacitance cannot be obtained to increase the aperture ratio.
【0003】[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。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a liquid crystal display device having a sufficient auxiliary capacitance without lowering the aperture ratio.
【0004】[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。According to the present invention, there is provided a liquid crystal display device having a pair of substrates and a liquid crystal interposed between the pair of substrates, wherein a pixel electrode formed on one of the pair of substrates and a pixel are provided. Having another electrode forming a liquid crystal capacitor between the electrode and an auxiliary capacitor connected in parallel to the liquid crystal capacitor,
The storage capacitor includes a storage capacitor semiconductor layer, an insulating film formed on the storage capacitor semiconductor layer, and a storage capacitor line formed on the insulating film, and the surface of the storage capacitor semiconductor layer has undulations. A liquid crystal display device having an undulation height equal to or less than the thickness of the insulating film.
【0005】[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。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of one embodiment of the liquid crystal display device of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【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。FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing one pixel of the liquid crystal display device according to the present embodiment, and a liquid crystal 3 is sandwiched in a gap between an array substrate 1 and a counter substrate 2.
【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。The structure of the array substrate 1 is a transparent glass substrate.
A thin film transistor, that is, a thin film transistor T
An FT (Thin Film Transistor) 13 is provided. TFT
13, a gate electrode 16 is formed on a semiconductor layer 14 made of polysilicon via a gate insulating film 15 made of silicon oxide or the like, and an interlayer insulating film 17 made of silicon oxide or the like is formed so as to cover the gate electrode 16. The configuration is such that the source electrode 18 and the drain electrode 19 are connected to the semiconductor layer 14 via through holes formed in the interlayer insulating film 17.
【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。Further, an auxiliary capacitance semiconductor layer 20 made of polysilicon or the like is formed on the array substrate 1 to form an auxiliary capacitance, and a gate insulating film 15 is formed on the auxiliary capacitance semiconductor layer 20. An auxiliary capacitance line 21 is formed through the intermediary. The auxiliary capacitance semiconductor layer 20 is connected to the source electrode 18. Then, an auxiliary capacitance is formed by the auxiliary capacitance semiconductor layer 20, the auxiliary capacitance line 21, and the gate insulating film 15.
【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。Further, a color filter 22 made of a photosensitive resist or the like in which a pigment is dispersed is formed so as to cover the TFT 13, and a pixel electrode 23 made of indium-tin oxide or the like is formed on the color filter 22. . This pixel electrode 23
Is connected to the source electrode 18 of the TFT 13 via a through hole formed in the color filter 22.
【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。Further, a spacer 24 made of a transparent or colored photosensitive resist or the like is formed on the TFT 13 in order to maintain a gap with the counter substrate 2.
An alignment film 25 made of polyimide or the like is formed on the entire surface so as to cover 24.
【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。Next, the counter substrate 2 has a counter electrode 32 made of indium-tin oxide or the like formed on a transparent glass substrate 31, and an alignment film made of polyimide or the like thereon.
33 are formed.
【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。The auxiliary capacitance semiconductor layer 20 has undulations on its surface, thereby increasing the effective area contributing to the formation of the auxiliary capacitance as compared with the area when viewed in plan. ing. The height of the undulation (the difference between the lowest part and the highest part) is formed to be equal to or less than the thickness of the gate insulating film 15. This is to suppress a leak failure between the auxiliary capacitance semiconductor layer 20 and the auxiliary capacitance line 21. That is, FIG.
As can be seen from the graph, when the height of the undulations / the thickness of the gate insulating film 15 is plotted on the horizontal axis, the leak failure rate becomes 3% when the value is close to 1, and the leak failure rate starts from this value. It can be seen that has increased. Therefore, it is important to suppress the height of the undulation to be equal to or less than the thickness of the gate insulating film 15 in order to suppress the leak failure. It is more preferable that the height of the undulation be equal to or less than half the thickness of the gate insulating film 15, that is, the leak failure rate be equal to or less than 1%. Note that the thickness of the gate insulating film 15 slightly varies under the influence of the undulation, but the thickness of the gate insulating film 15 referred to here is the thickness of the gate insulating film 15 formed on the portion with the lowest undulation. Thickness.
【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。Next, a method of manufacturing the liquid crystal display device according to the embodiment will be described.
【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。First, as the array substrate 1, a glass substrate 11
Silicon nitride is plasma CVD (Chemical Vapor D
An undercoat film 12 is formed with a thickness of 50 nm using an eposition method. Then, amorphous silicon is continuously formed to a thickness of 50 nm.
【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。Next, the surface of the amorphous silicon is washed with hydrofluoric acid to remove the natural oxide film almost completely, and then annealed with a XeCl excimer laser to obtain polysilicon. At this time, the height of the undulation formed on the polysilicon surface can be adjusted by various parameters, and the height of the undulation is controlled in consideration of the relationship with the thickness of the gate insulating film 15 later.
【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。In this embodiment, the height of the undulations is controlled by the oxygen concentration in the atmosphere at the time of excimer laser annealing, and the annealing is performed by setting the oxygen concentration in the range of 1 to 3%. Thus, polysilicon having an undulation height of at most 40 nm was used.
【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。The polysilicon is patterned to form the semiconductor layer 14 and the auxiliary capacitance semiconductor layer 20 at the same time. Here, in this embodiment, the natural oxide film is almost completely removed with hydrofluoric acid, and the oxygen concentration at the time of annealing is set to 1 to 3%. It may be appropriately changed depending on the size and the like. Further, the height of the undulation may be controlled not only by the oxygen concentration but also by other parameters.
【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。Next, a silicon oxide film is formed to a thickness of 130 n by a plasma CVD method using tetraethoxysilane as a source gas.
Then, a gate insulating film 15 is formed. Here, the thickness of the gate insulating film 15 needs to be not more than 30 nm in height of undulations.
【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。Next, a molybdenum-tungsten alloy is formed by sputtering and patterned to form a gate electrode 16 and an auxiliary capacitance line 21.
【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。Then, the gate electrode 16 and the auxiliary capacitance line 21
The semiconductor layer 14 and the auxiliary capacitance semiconductor layer 20 are doped with ions such as phosphorus ions from above.
【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。Then, a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method so as to cover the gate electrode 16 and the auxiliary capacitance line 21, and an interlayer insulating film 17 is formed.
Drill a through hole at 17.
【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。Next, a metal mainly composed of Al is deposited by a sputtering method, and is patterned to form a source electrode 18 and a drain electrode 19.
【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。On top of this, a pigment-dispersed photosensitive resist is applied, and this is exposed and developed to form through holes, thereby forming a color filter 22.
【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。Then, a film of indium-tin oxide is formed on the color filter 22 by a sputtering method, and is patterned to form a pixel electrode 23.
【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。Next, a transparent or colored photosensitive resist is applied and patterned to form spacers 24, polyimide is further formed on the entire surface, and a rubbing process is performed to form an alignment film 25.
【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。The counter substrate 2 is formed by depositing indium-tin oxide on a glass substrate 31 by sputtering, forming a counter electrode 32, forming polyimide thereon, performing a rubbing process, and forming an alignment film 33. Form.
【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。Then, the array substrate 1 and the opposing substrate 2 are bonded together with a sealing material (not shown), and a liquid crystal 3 is injected into a gap between the array substrate 1 and the opposing substrate 2, and the injection port is sealed. Obtain a display device.
【0028】[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。According to the present invention, undulations are formed on the surface of the auxiliary capacitance semiconductor layer, and the height of the undulations is suppressed to the thickness of the gate insulating film or less. It is possible to obtain a liquid crystal display device having a large auxiliary capacitance without causing a leak failure with the auxiliary capacitance line and without decreasing the aperture ratio.
【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。FIG. 1A is a partial cross-sectional view of a liquid crystal display device according to an embodiment of the present invention. (B) is a cross-sectional view showing the height of the undulation and the thickness of the gate insulating film.
【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。FIG. 2 is a graph showing a leak failure rate with respect to a ratio between a relief height of a semiconductor for an auxiliary capacitor and a thickness of a gate insulating film.
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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Array substrate 2 Counter substrate 3 Liquid crystal 13 TFT as a thin film transistor 14 Semiconductor layer 15 Gate insulating film 16 Gate electrode 20 Semiconductor layer for auxiliary capacitance 21 Auxiliary capacitance line 23 Pixel electrode
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 Continued on the front page F-term (reference) 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 FB02 FA01 FB02 FA01 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)
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。1. A liquid crystal display device comprising: a pair of substrates; and a liquid crystal sandwiched between the pair of substrates. A liquid crystal display device comprising: a pixel electrode formed on one of the pair of substrates; And a storage capacitor connected in parallel with the liquid crystal capacitor. The storage capacitor is formed on the storage capacitor semiconductor layer and the storage capacitor semiconductor layer. An insulating film and an auxiliary capacitance line formed on the insulating film, wherein the surface of the auxiliary capacitance semiconductor layer has undulations, and the height of the undulations is equal to or less than the thickness of the insulating film. A liquid crystal display device characterized by the above-mentioned.
らなることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the auxiliary capacitance semiconductor layer is made of polysilicon.
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。3. One of the substrates has a thin film transistor connected to a pixel electrode, wherein a semiconductor layer forming the thin film transistor and a semiconductor layer for an auxiliary capacitor are made of the same material, and a gate electrode forming the thin film transistor is formed. 2. The liquid crystal display device according to claim 1, wherein the auxiliary capacitance line is made of the same material, and a gate insulating film forming the thin film transistor is made of the same material as the insulating film.
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