JP2006171673A - 薄膜トランジスタ表示板及び液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明ではゲート絶縁膜厚と屈折率をかけた値と保護膜厚と屈折率をかけた値を足し、その足した値の4倍が波長の偶数倍となり、画素電極の厚さと屈折率をかけた値の4倍が波長の偶数倍がなるようにする。
このように窒化シリコン膜と画素電極は各々補強干渉条件を満たす厚さで形成することによって、表示装置の透過率が向上し、これによる表示品質も良くなる。
【選択図】 図3
Description
本発明が目的とする技術的課題は、有機絶縁膜を使用しながらも最高の透過率を得ることができる条件を満たす薄膜トランジスタ表示板を提供することにある。
本願第4発明は、第1発明において、前記画素電極はITOで形成されており、屈折率は1.8以上1.9以下の屈折率を有するのが好ましい。
本願第6発明は、第1絶縁基板、前記第1絶縁基板上に形成されているゲート絶縁膜、前記ゲート絶縁膜上に形成されている保護膜、前記保護膜上に形成されている有機絶縁膜、前記有機絶縁膜上に形成されている画素電極、前記第1基板に対向する第2絶縁基板、前記第1絶縁基板及び前記第2絶縁基板の間に注入された液晶を含み、膜の厚さをdとし、膜の屈折率をnとする時、下記の条件を満たす液晶表示装置に関するものである。
具体的には図1に示されているように、一つの実施例は薄膜トランジスタ表示板の表示領域に位置した薄膜トランジスタ、画素電極及び信号線の部分と周辺領域に位置した信号線の拡張部を含み、図1は液晶表示装置用薄膜トランジスタ表示板の配置図であり、図2は図1のII-II線による断面図である。
各ゲート線121の一部は複数のゲート電極124を構成する。また、各ゲート線121は外部装置との接続のために幅が拡張されている拡張部125を含む。ゲート線121のほとんどは表示領域に位置するが、ゲート線121の拡張部125は周辺領域に位置する。
ゲート線121上には窒化ケイ素(SiNx)などからなるゲート絶縁膜140が形成されている。
抵抗性接触部材163、165及びゲート絶縁膜140上には各々複数のデータ線171と複数のドレイン電極175が形成されている。
保護膜180の上には平坦化特性が優れ、感光性(photosensitivity)を有する有機物質で形成された有機絶縁膜181が形成されている。
画素電極190は透明な導電体であるITOまたはIZOからなる。画素電極190は接触孔185を通じてドレイン電極175と各々物理的、電気的に連結されてドレイン電極175からデータ電圧を印加される。
接触補助部材81、82は接触孔182、189を通じてゲート線の拡張部125及びデータ線の拡張部179と各々連結される。接触補助部材81、82はゲート線121及びデータ線171の各拡張部125、179と外部装置との接着性を補完し、これらを保護する役割を果たすものとして必須ではなく、これらを適用するか否かは選択による。このような接触補助部材81、82も透明導電体であるITOまたはIZOからなる。
図2で表示領域を形成する画素電極の下部及び上部層状構造は、図3に示されたものと同一である。
図3に示したように、絶縁基板110上に窒化ケイ素(SiNx)で積層されたゲート絶縁膜140が形成されており、その上に窒化ケイ素(SiNx)で積層された保護膜180が形成されている。その上に有機絶縁膜181が形成されており、その上に画素電極190が形成されている。画素電極190の上部には液晶300が位置している。したがって、液晶表示装置はバックライトユニットの光源から出発した光が図3に示された層を順次に透過した後、液晶300の配向方向によって透過程度が決められ、これを通じて画像を表示する。
図4には一番下に形成された入射媒質(n0)と一番上に形成された透過媒質(nN+1)の間にN個の膜が形成されている。各膜は屈折率(n)と厚さ(d)を有し、光が入射すると各膜によって多重反射が起こり、これにより干渉現象が起こる。干渉現象が起こり易い条件は、一般に入射媒質及び透過媒質との屈折率の差が大きく、膜の厚さが光の干渉長さ(coherence length)より小さくなければならない。ここでは、入射媒質と透過媒質の厚さは干渉現象が起こらないように、干渉長さより大きく形成して入射媒質と透過媒質の間の膜でのみ干渉が発生するとする。実際に表示装置でも絶縁基板110と液晶300は光の干渉長さより大きく形成することができる。
これを利用して干渉現象が起こる条件は下記のとおりである。
di≧ 光の干渉長さ(i∈[0,N+1])
透過光などの位相関係が補強干渉条件である場合は透過率が大きくなり、相殺干渉条件である場合は透過率は最低となる。液晶表示装置の場合、このような干渉効果によって透過率に影響を与える膜は、窒化ケイ素(SiNx)で形成されているゲート絶縁膜140及び保護膜180とITOまたはIZOで形成されている画素電極190である。他の大部分の膜などの屈折率が1.5程度であるのに比べ、窒化ケイ素(SiNx)で形成されているゲート絶縁膜140及び保護膜180とITOまたはIZOで形成されている画素電極190は1.8〜1.9程度と大きい。したがって、干渉効果による透過率変化は避けられない。
(a).膜の屈折率がその膜上、下の屈折率と差の大きい時
(b).膜の厚さが波長と同様である時。
反射による多重反射効果を含み、光透過率及び反射率を計算することができる4×4ベルマン方法(Berreman Method)を使用した。
図6は画素電極の厚さによる波長別透過率を示しているグラフである。
つまり、窒化シリコン膜と有機絶縁膜181は形成しないまま画素電極190だけを形成し、その厚さdを変化させて波長による透過率を示したグラフである。ここで入射媒質と透過媒質の屈折率nは1.54として透過特性を計算した。
つまり、図6に示されているように、5550Åの波長では740Å及び2230Åの厚さを有する膜では透過率が最少であり、1470Åの厚さで形成する場合には最大の透過率が出るのが分かる。
つまり、窒化シリコン膜と画素電極190は形成しないまま有機絶縁膜181だけを形成し、その厚さを変化させて波長による透過率を示したグラフである。ここで入射媒質と透過媒質の屈折率は1.88として有機絶縁膜181の透過特性を計算した。これは有機絶縁膜181の屈折率は1.54内外であり、屈折率1.88内外の窒化シリコン膜と画素電極190にサンドウィッチされた構造を有しているためである。波長が5550Åである光で補強干渉及び相殺干渉が起こる厚さは、各々3.34μm及び3.44μmであり、この二つの場合に対して波長別透過率を計算して図8に示した。有機絶縁膜181は厚さが非常に厚いために波長別透過率に屈曲が非常に多く、それによって厚さによる輝度は差が非常に小さいことを予想することができる。
図9で示している透過率は窒化シリコン膜、有機絶縁膜181、画素電極190を積層した構造での波長による光透過率を示す。
図9で実線(図中(B)の曲線)で表示された条件で有機絶縁膜181の厚さを変更してシミュレーションした。実線は波長5550Åで有機絶縁膜181の透過率が補強干渉になる場合をシミュレーションしたものであって、破線は波長5550Åで有機絶縁膜181の透過率が相殺干渉になる場合をシミュレーションしたことである。つまり、図9では画素電極及びゲート絶縁膜だけをそれぞれ最適化している条件であるが、図10では有機膜に最適化条件を適用した場合の実験である。
124 ゲート電極
131 維持電極線
140 ゲート絶縁膜
150 真性非晶質シリコン層
160 不純物非晶質シリコン層
170 導電体層
173 ソース電極
175 ドレイン電極
180 保護膜
181 有機絶縁膜
182、185、189 接触孔
190 画素電極
81、82 接触補助部材
300 液晶
Claims (6)
- 前記ゲート絶縁膜と保護膜は窒化ケイ素(SiNx)で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記窒化ケイ素(SiNx)は1.8以上1.9以下の屈折率を有することを特徴とする請求項2に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記画素電極はITOで形成されており、屈折率は1.8以上1.9以下の屈折率を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板。
- 前記有機絶縁膜は1.4以上1.6以下の屈折率を有することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ表示板。
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