JP2004219796A

JP2004219796A - 液晶表示装置

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Publication number: JP2004219796A
Application number: JP2003008024A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Kuwayama; 晋太郎桑山
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: JP4587265B2

Abstract

【課題】薄膜トランジスタ基板の内面側に反射層が設けられた半透過反射型の液晶表示装置において、製造工程数が増加しないようにする。
【解決手段】薄膜トランジスタ基板１の上面の各所定の箇所に、Ａｌ系金属等の高反射性金属からなるゲート電極７および補助容量ライン６を同時に形成する。補助容量ライン６上に、ゲート絶縁膜９および層間絶縁膜１６を介して、画素電極２を形成する。この場合、補助容量ライン６は画素電極２のほぼ半分と重合されている。そして、ブラックマスク２２の開口部２２ａ内において、補助容量ライン６の画素電極２と重合する部分は反射層を兼ねることにより反射部を構成し、画素電極２の補助容量ライン６と重合しない部分は透過部を構成している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半透過反射型の液晶表示装置には、２枚の基板間に液晶が封入され、２枚の基板のうちの表示面側とは反対側の基板の内面側に透過電極と反射電極とからなる画素電極が設けられ、透過電極と反射電極との間に層間絶縁膜が設けられ、透過電極と反射電極とが層間絶縁膜に設けられたコンタクトホールを介して接続されているものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３１６３８２号公報
【０００４】
そして、上記従来の液晶表示装置を透過型として使用する場合には、表示面側とは反対側の基板の外面側に配置されたバックライトからの光が表示面側とは反対側の基板、透過電極、液晶および表示面側の基板を透過して表示面側の基板の表示面側に出射され、これにより表示を行なう。一方、反射型として使用する場合には、バックライトを点灯させず、表示面側の基板の表示面側から入射された光が表示面側の基板および液晶を透過して反射電極で反射され、この反射光が液晶および表示面側の基板を透過して表示面側の基板の表示面側に出射され、これにより表示を行なう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の液晶表示装置では、透過電極と反射電極とをそれぞれそれ専用の製造工程で形成しているため、製造工程数が多く、コスト高になってしまうという問題があった。
そこで、この発明は、製造工程数を少なくすることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、２枚の基板間に液晶が封入され、前記２枚の基板のうちの表示面側とは反対側の基板の内面側に複数の画素電極がマトリクス状に配置された液晶表示装置において、前記表示面側とは反対側の基板の内面側において前記各画素電極の一部と重合する位置に反射層を兼ねた補助容量ラインが設けられていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記画素電極と重合する部分は直線状であることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記画素電極と重合する部分は櫛歯状であることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインは前記画素電極の大部分と重合し、この重合部分における前記補助容量ラインに１つまたは複数の開口部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記複数の画素電極にそれぞれスイッチング素子が接続され、前記補助容量ラインは前記スイッチング素子を構成する電極のいずれかと同一の平面上に該電極と同一の材料によって形成されて設けられていることを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記スイッチング素子の前記電極の表面には酸化膜が形成され、前記補助容量ラインの表面には酸化膜が形成されていないことを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記各画素電極と重合する部分の面積は、前記各画素電極の面積の３５％〜６５％であることを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、各画素電極の一部と重合する位置に反射層を兼ねた補助容量ラインを設けているので、各画素電極において、補助容量ラインと重合する領域が反射部となり、補助容量ラインと重合しない領域が透過部となり、したがって半透過反射型の液晶表示装置として機能することができる。この場合、反射層を兼ねた補助容量ラインを高反射性金属によって形成すればよく、従来の反射電極をそれ専用の製造工程で形成する場合と比較して、製造工程数を少なくすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図を示し、図２は同液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の要部の透過平面図を示したものである。ただし、この場合、図１は図２のＡ−Ａ線に沿う部分に相当する断面図である。
【０００８】
この液晶表示装置は、ガラス基板等からなる薄膜トランジスタ基板１および対向基板２１を備えている。薄膜トランジスタ基板１の上面（対向基板２１との対向面）側には、マトリクス状に配置された複数の画素電極２と、これらの画素電極２にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ３と、行方向に配置され、薄膜トランジスタ３に走査信号を供給する複数の走査ライン４と、列方向に配置され、薄膜トランジスタ３にデータ信号を供給する複数のデータライン５と、行方向に配置され、各画素電極２と重合する部分で補助容量部を形成する複数の補助容量ライン６とが設けられている。
【０００９】
すなわち、薄膜トランジスタ基板１の上面の各所定の箇所には、Ａｌ、Ａｌ合金、ＡＰＣ等の高反射性金属からなるゲート電極７を含む走査ライン４および補助容量ライン６が設けられている。この場合、ゲート電極７を含む走査ライン４の表面には陽極酸化膜８が設けられているが、補助容量ライン６の表面には陽極酸化膜は設けられていない。
【００１０】
ゲート電極７等を含む薄膜トランジスタ基板１の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜９が設けられている。ゲート絶縁膜９の上面の所定の箇所でゲート電極７に対応する部分には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜１０が設けられている。半導体薄膜１０の上面のほぼ中央部には窒化シリコンからなるチャネル保護膜１１が設けられている。
【００１１】
チャネル保護膜１１の上面両側およびその両側における半導体薄膜１０の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層１２、１３が設けられている。一方のオーミックコンタクト層１２の上面にはＡｌ系金属等からなるソース電極１４が設けられている。他方のオーミックコンタクト層１３の上面およびゲート絶縁膜９の上面の所定の箇所にはＡｌ系金属等からなるドレイン電極１５を含むデータライン５が設けられている。
【００１２】
そして、ゲート電極７、陽極酸化膜８、ゲート絶縁膜９、半導体薄膜１０、チャネル保護膜１１、オーミックコンタクト層１２、１３、ソース電極１４およびドレイン電極１５により、薄膜トランジスタ３が構成されている。
【００１３】
薄膜トランジスタ３を含むゲート絶縁膜９の上面には窒化シリコンからなる層間絶縁膜１６が設けられている。ソース電極１４の所定の箇所に対応する部分における層間絶縁膜１６にはコンタクトホール１７が設けられている。層間絶縁膜１６の上面の所定の箇所にはＩＴＯ等からなる画素電極２がコンタクトホール１７を介してソース電極１４に接続されて形成されている。画素電極２を含む層間絶縁膜１６の上面には配向膜１８が設けられている。
【００１４】
一方、対向基板２１の下面（薄膜トランジスタ基板１との対向面）にはブラックマスク２２および赤、緑、青のカラーフィルタ２３が設けられ、その下面にはＩＴＯ等からなる対向電極２４が設けられ、その下面には配向膜２５が設けられている。そして、薄膜トランジスタ基板１と対向基板２１とはシール材（図示せず）を介して互いに貼り合わされている。また、シール材の内側における両基板１、２１の配向膜１８、２５間には液晶２６が封入されている。なお、図２において、画素電極２よりもやや小さめの一点鎖線で囲まれた領域は、ブラックマスク２２の開口部２２ａである。
【００１５】
薄膜トランジスタ基板１の下面（外面）には位相差板３１が貼り付けられ、その下面には偏光板３２が貼り付けられている。対向基板２１の上面（外面）には拡散フィルム３３が貼り付けられ、その上面には位相差板３４が貼り付けられ、その上面には偏光板３５が貼り付けられている。
【００１６】
ここで、図２に示すように、補助容量ライン６は一定の幅を有して行方向に直線状に形成されている。そして、高反射性金属からなる補助容量ライン６は画素電極２の図２における上側ほぼ半分と重合されている。このため、各画素電極２において、つまりブラックマスク２２の各開口部２２ａ内において、補助容量ライン６の画素電極２の上側ほぼ半分と重合する部分は反射層を兼ねることにより反射部３６を構成し、画素電極２の補助容量ライン６と重合しない部分つまり画素電極２の下側ほぼ半分は透過部３７を構成している。
【００１７】
反射部３６の面積は透過部３７の面積の３５％〜６５％程度であり、明るい場所での使用、すなわち、バックライトを点灯せず、反射型としての使用を重視する場合はその面積を大きく、暗い場所での使用、すなわち、バックライトを点灯し、透過型としての使用を重視する場合はその面積を小さくする等、使用環境に応じて任意に設定することができる。なお、補助容量ライン６と画素電極２との重合部分により補助容量部が形成されているが、当該重合部分の面積つまり反射部３６の面積が大きくなりすぎて、補助容量が大きくなりすぎる場合には、図１に示すように、補助容量ライン６と画素電極２との間に設けられたゲート絶縁膜９または層間絶縁膜１６あるいは両絶縁膜の膜厚を厚くして補助容量を調整するようにすることもできる。
【００１８】
そして、この液晶表示装置を透過型として使用する場合には、薄膜トランジスタ基板１下の偏光板３２の下面側に配置されたバックライト（図示せず）を点灯させると、バックライトからの光が偏光板３２、位相差板３１、薄膜トランジスタ基板１、補助容量ライン６と重合しない部分における両絶縁膜１１、１８と画素電極２つまり透過部３７、配向膜１８、液晶２６、配向膜２５、対向電極２４、カラーフィルタ２３、対向基板２１、拡散フィルム３３、位相差板３４および偏光板３５を透過して偏光板３５の上面側（表示面側）に出射され、これにより表示を行う。
【００１９】
一方、この液晶表示装置を反射型として使用する場合には、バックライトを点灯させず、対向基板２１上の偏光板３５の上面側から入射された外光が偏光板３５、位相差板３４、拡散フィルム３３、対向基板２１、カラーフィルタ２３、対向電極２４、配向膜２５、液晶２６、配向膜１８、画素電極２および両絶縁膜１８、１１を透過して補助容量ライン６つまり反射部３６で反射され、この反射光が上記とは逆の光路を経て対向基板２１上の偏光板３５の上面側に出射され、これにより表示を行う。
【００２０】
次に、図１および図２に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板１側の製造方法の一例について説明する。まず、図３に示すように、薄膜トランジスタ基板１の上面全体にスパッタ法によりＡｌ系金属等からなる高反射性金属膜４１を成膜する。次に、高反射性金属膜４１をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、ゲート電極７を含む走査ライン４および補助容量ライン６を形成する。
【００２１】
この場合、補助容量ライン６を、ゲート電極７を含む走査ライン４の形成と同時にゲート電極７等と同一の材料つまり高反射性金属膜４１によって形成しているので、製造工程数が増加しないようにすることができる。したがって、従来の反射電極をそれ専用の製造工程で形成する場合と比較して、製造工程数を少なくすることができ、ひいてはコストを低減することができる。
【００２２】
次に、図４に示すように、陽極酸化処理を行うことにより、ゲート電極７を含む走査ライン４の表面に陽極酸化膜８を形成する。この場合、陽極酸化用ライン（図示せず）に走査ライン４を接続し、補助容量ライン６を接続していないと、補助容量ライン６には陽極酸化用電流が供給されず、したがって補助容量ライン６の表面には陽極酸化膜は形成されない。このように、陽極酸化処理の前にパターニングしておくと、非陽極酸化部分である補助容量ライン６上にレジストを形成することなく陽極酸化処理を行うことが可能となり、プロセスの増加は生じない。
【００２３】
次に、図５に示すように、ゲート電極７等を含む薄膜トランジスタ基板１の上面全体にＣＶＤ法により窒化シリコンからなるゲート絶縁膜９、真性アモルファスシリコン膜４２および窒化シリコン膜を連続して成膜し、そのうちの窒化シリコン膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、チャネル保護膜１１を形成する。次に、真性アモルファスシリコン膜４２の上面に形成された自然酸化膜（図示せず）をＮＨ_４Ｆ溶液を用いて除去する。
【００２４】
次に、チャネル保護膜１１を含む真性アモルファスシリコン膜４２の上面全体にＣＶＤ法によりｎ型アモルファスシリコン膜４３を成膜する。次に、ｎ型アモルファスシリコン膜４３および真性アモルファスシリコン膜４２をフォトリソグラフィ法により連続してパターニングすることにより、図６に示すように、オーミックコンタクト層１２、１３および半導体薄膜１０を形成する。
【００２５】
次に、半導体薄膜１０およびオーミックコンタクト層１２、１３を含むゲート絶縁膜９の上面全体にスパッタ法により例えばＡｌ系金属膜を成膜し、このＡｌ系金属膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、図１に示すように、ソース電極１４およびドレイン電極１５を含むデータライン５を形成する。
【００２６】
次に、薄膜トランジスタ３を含むゲート絶縁膜９の上面全体にＣＶＤ法により窒化シリコンからなる層間絶縁膜１６を形成する。次に、ソース電極１４の所定の箇所に対応する部分における層間絶縁膜１６にフォトリソグラフィ法によりコンタクトホール１７を形成する。
【００２７】
次に、コンタクトホール１７内を含む層間絶縁膜１６の上面全体にスパッタ法により例えばＩＴＯ膜を成膜し、ＩＴＯ膜をフォトリソグラフィ法によりパターニングすることにより、画素電極２をコンタクトホール１７を介してソース電極１４に接続させて形成する。次に、画素電極２を含む層間絶縁膜１６の上面に配向膜１８を形成する。かくして、図１に示す薄膜トランジスタ基板１側が得られる。
【００２８】
（第２実施形態）
図７はこの発明の第２実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板１側の図１同様の断面図を示したものである。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、補助容量ライン６を櫛歯状としたことである。すなわち、補助容量ライン６は、図７において、画素電極２の上辺部と重合する直線部６ａと、画素電極２の左右辺部と重合する櫛歯部６ｂと、該両櫛歯部６ｂ間における画素電極２の所定の２箇所と重合する櫛歯部６ｃとを有する構成となっている。この場合、櫛歯部６ｂ、６ｃの先端部はブラックマスクの開口部２２ａの外側に配置されている。
【００２９】
（第３実施形態）
図８はこの発明の第３実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板１側の図１同様の断面図を示したものである。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、補助容量ライン６を画素電極２の大部分と重合させ、画素電極２の中央部に対応する部分における補助容量ライン６に１つの開口部６ｄを設けたことである。
【００３０】
（第４実施形態）
図９はこの発明の第４実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板１側の図１同様の断面図を示したものである。この液晶表示装置において、図１に示す場合と異なる点は、補助容量ライン６を画素電極２の大部分と重合させ、画素電極２と重合する部分における補助容量ライン６に複数の開口部６ｅを設けたことである。
【００３１】
なお、上記実施形態では、チャネル保護タイプのアモルファスシリコン薄膜トランジスタについて説明したが、これに限らず、チャネルエッチタイプのアモルファスシリコン薄膜トランジスタやボトムゲートタイプのポリシリコン薄膜トランジスタ等であってもよい。また、スイッチング素子として、薄膜トランジスタの他、ＭＩＭ等の非線形素子を用いた液晶表示装置にも適用可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、各画素電極の一部と重合する位置に反射層を兼ねた補助容量ラインを設けているので、各画素電極において、補助容量ラインと重合する領域が反射部となり、補助容量ラインと重合しない領域が透過部となり、したがって半透過反射型の液晶表示装置として機能することができる。この場合、反射層を兼ねた補助容量ラインを高反射性金属によって形成すればよく、従来の反射電極をそれ専用の製造工程で形成する場合と比較して、製造工程数を少なくすることができ、ひいてはコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての液晶表示装置の要部の断面図。
【図２】図１に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の透過平面図。
【図３】図１および図２に示す液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の製造に際し、当初の製造工程の断面図。
【図４】図３に続く製造工程の断面図。
【図５】図４に続く製造工程の断面図。
【図６】図５に続く製造工程の断面図。
【図７】この発明の第２実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の図１同様の断面図。
【図８】この発明の第３実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の図１同様の断面図。
【図９】この発明の第４実施形態としての液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板側の図１同様の断面図。
【符号の説明】
１薄膜トランジスタ基板
２画素電極
３薄膜トランジスタ
４走査ライン
５データライン
６補助容量ライン
７ゲート電極
９ゲート絶縁膜
１６層間絶縁膜
２１対向基板
２６液晶

Claims

２枚の基板間に液晶が封入され、前記２枚の基板のうちの表示面側とは反対側の基板の内面側に複数の画素電極がマトリクス状に配置された液晶表示装置において、前記表示面側とは反対側の基板の内面側において前記各画素電極の一部と重合する位置に反射層を兼ねた補助容量ラインが設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記画素電極と重合する部分は直線状であることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記画素電極と重合する部分は櫛歯状であることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインは前記画素電極の大部分と重合し、この重合部分における前記補助容量ラインに１つまたは複数の開口部が設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の発明において、前記複数の画素電極にそれぞれスイッチング素子が接続され、前記補助容量ラインは前記スイッチング素子を構成する電極のいずれかと同一の平面上に該電極と同一の材料によって形成されて設けられていることを特徴とする液晶表示装置。
請求項５に記載の発明において、前記スイッチング素子の前記電極の表面には酸化膜が形成され、前記補助容量ラインの表面には酸化膜が形成されていないことを特徴とする液晶表示装置。
請求項１に記載の発明において、前記補助容量ラインの前記各画素電極と重合する部分の面積は、前記各画素電極の面積の３５％〜６５％であることを特徴とする液晶表示装置。