JP3099274B2 - ハーフトーンのグレースケールを有する広視角型アクテイブマトリツクス液晶表示装置およびそれを製作する方法 - Google Patents
ハーフトーンのグレースケールを有する広視角型アクテイブマトリツクス液晶表示装置およびそれを製作する方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液晶表示装置に関し、特にアクテイブマトリ
ツクス液晶表示装置（AMLCD）に関する。より詳細に
は、本発明は、グレースケールと、改良された視角度と
を有するアクテイブマトリツクス液晶表示装置の製作方
法に関する。
ツクス液晶表示装置（AMLCD）に関する。より詳細に
は、本発明は、グレースケールと、改良された視角度と
を有するアクテイブマトリツクス液晶表示装置の製作方
法に関する。
平坦な形態のアクテイブマトリツクス液晶表示装置
は、従来の陰極管（CRT）表示装置と比較して重量が軽
く、体積が少なく、消費電力が低く、価格が安く、かつ
信頼性が高い表示装置となる可能性を有することが証明
されている。しかしアクテイブマトリツクス液晶表示装
置のパネルには、ある大きな問題がある。それは、十分
な視角を有するグレースケールの製作が困難であること
である。多数の表示アプリケーシヨンでは、広視角のグ
レースケールを必要とする。このグレースケールなしで
は、アクテイブマトリツクス液晶表示装置のパネルのア
プリケーシヨンはきわめて限定されたものとなる。
は、従来の陰極管（CRT）表示装置と比較して重量が軽
く、体積が少なく、消費電力が低く、価格が安く、かつ
信頼性が高い表示装置となる可能性を有することが証明
されている。しかしアクテイブマトリツクス液晶表示装
置のパネルには、ある大きな問題がある。それは、十分
な視角を有するグレースケールの製作が困難であること
である。多数の表示アプリケーシヨンでは、広視角のグ
レースケールを必要とする。このグレースケールなしで
は、アクテイブマトリツクス液晶表示装置のパネルのア
プリケーシヨンはきわめて限定されたものとなる。
これに関連する従来技術の分野では、ハーフトーンの
アプローチによつて広視角型のアクテイブマトリツクス
液晶表示装置用にグレースケールを生成する方法がすで
に開発されている。ハーフトーン化は、各画素を多数の
副画素に分割して、各副画素に制御コンデンサ一個を直
列に接続して達成している。これらの制御コンデンサ
は、分圧器として機能する。該制御コンデンサの設定値
を適切に選択することにより、副画素の電圧が変更され
る。該変更によつて各画素が選択されて励起されると、
該副画素の両端に現れる電圧は、飽和電圧以上となる。
一方、選択されなかつた副画素の電圧は、しきい電圧以
下となる。薄膜トランジスタ（TFT）のソース電圧を変
えていずれのグレーのレベルを選択した場合でも、せい
ぜい副画素一個がしきい値電圧（Vth）と飽和電圧（V
s）との間に存在するのみである。これにより、画素の
輝度とグレースケールとの視角への依存度が大幅に低め
られる。選択された各画素の電圧の値を決定する制御コ
ンデンサのキヤパシタンスは、該コンデンサの面積もし
くは誘電体の厚さを変更することによつて調整される。
これに関連した従来技術の分野では、複数の制御コンデ
ンサとアクテイブマトリツクスアレイ一個とが同時に同
一の基板上で製作される。
アプローチによつて広視角型のアクテイブマトリツクス
液晶表示装置用にグレースケールを生成する方法がすで
に開発されている。ハーフトーン化は、各画素を多数の
副画素に分割して、各副画素に制御コンデンサ一個を直
列に接続して達成している。これらの制御コンデンサ
は、分圧器として機能する。該制御コンデンサの設定値
を適切に選択することにより、副画素の電圧が変更され
る。該変更によつて各画素が選択されて励起されると、
該副画素の両端に現れる電圧は、飽和電圧以上となる。
一方、選択されなかつた副画素の電圧は、しきい電圧以
下となる。薄膜トランジスタ（TFT）のソース電圧を変
えていずれのグレーのレベルを選択した場合でも、せい
ぜい副画素一個がしきい値電圧（Vth）と飽和電圧（V
s）との間に存在するのみである。これにより、画素の
輝度とグレースケールとの視角への依存度が大幅に低め
られる。選択された各画素の電圧の値を決定する制御コ
ンデンサのキヤパシタンスは、該コンデンサの面積もし
くは誘電体の厚さを変更することによつて調整される。
これに関連した従来技術の分野では、複数の制御コンデ
ンサとアクテイブマトリツクスアレイ一個とが同時に同
一の基板上で製作される。
該従来技術のひとつの大きな問題として、複数の制御
コンデンサを有するアクテイブマトリツクスアレイ一個
を同一基板上で製作する場合、設計と加工との間でトレ
ードオフが必要になることが挙げられる。こうしたトレ
ードオフは、製品の性能や歩留りに悪影響を及ぼす。ア
クテイブマトリツクス基板の製作には、複数の薄膜と複
数の加工行程とが関係する。従来のアクテイブマトリツ
クス基板の製作では、薄膜と、該薄膜の厚さと、加工パ
ラメータとが、薄膜トランジスタ（TFT）の性能と歩留
りとを最適化するように選択され、これによつて表示装
置の性能と歩留りが最適化される。しかしながら、制御
コンデンサを同一基板上に形成すると、薄膜トランジス
タスイツチ素子もしくは制御コンデンサに対する薄膜の
厚さや加工条件が最適化されない。
コンデンサを有するアクテイブマトリツクスアレイ一個
を同一基板上で製作する場合、設計と加工との間でトレ
ードオフが必要になることが挙げられる。こうしたトレ
ードオフは、製品の性能や歩留りに悪影響を及ぼす。ア
クテイブマトリツクス基板の製作には、複数の薄膜と複
数の加工行程とが関係する。従来のアクテイブマトリツ
クス基板の製作では、薄膜と、該薄膜の厚さと、加工パ
ラメータとが、薄膜トランジスタ（TFT）の性能と歩留
りとを最適化するように選択され、これによつて表示装
置の性能と歩留りが最適化される。しかしながら、制御
コンデンサを同一基板上に形成すると、薄膜トランジス
タスイツチ素子もしくは制御コンデンサに対する薄膜の
厚さや加工条件が最適化されない。
次の例で、従来技術による製作における問題を説明す
る。制御コンデンサは、その面積の変更によつてキヤパ
シタンスを変更しているため、第二の透明導電性電極を
必要とする。該電極は、通常インジウム酸化スズ（IT
O）からなる。該第二インジウム酸化スズ層は、薄膜ト
ランジスタアレイの製作後に形成される。インジウム酸
化スズの形成条件を最適にするためには、基板を摂氏30
0度以上に加熱する必要がある。しかしこの高温サイク
ルは、ａ−Si薄膜トランジスタの特性を劣化させる。
る。制御コンデンサは、その面積の変更によつてキヤパ
シタンスを変更しているため、第二の透明導電性電極を
必要とする。該電極は、通常インジウム酸化スズ（IT
O）からなる。該第二インジウム酸化スズ層は、薄膜ト
ランジスタアレイの製作後に形成される。インジウム酸
化スズの形成条件を最適にするためには、基板を摂氏30
0度以上に加熱する必要がある。しかしこの高温サイク
ルは、ａ−Si薄膜トランジスタの特性を劣化させる。
加工行程の総数を最小限とするために、薄膜トランジ
スタのパツシベーシヨン層を制御コンデンサの誘電体と
して使用し、該コンデンサの面積を変更することが行な
われている。薄膜トランジスタのパツシベーシヨン層に
対する誘電体の種類と、該誘電体の厚さは、誘電体／半
導体インタフエース特性と行程とによつて決定される。
しかしながら、制御コンデンサに対する誘電体の種類
と、該誘電体の厚さは、該制御コンデンサに必要なキヤ
パシタンス値によつて決定される。薄膜トランジスタと
制御コンデンサとに対する誘電体の種類とその厚さに関
する上記の要件は、通常一致することがない。このた
め、同一の誘電体層を薄膜トランジスタのパツシベーシ
ヨン層と制御コンデンサとに同時に使用する場合、トレ
ードオフが必要となる。同様に、薄膜トランジスタ構造
内の誘電体を面積変更型制御コンデンサの製作に使用す
ることはできるが、該薄膜トランジスタ構造と該制御コ
ンデンサとに対する誘電体の厚さの要件はそれぞれ非常
に異なつている。
スタのパツシベーシヨン層を制御コンデンサの誘電体と
して使用し、該コンデンサの面積を変更することが行な
われている。薄膜トランジスタのパツシベーシヨン層に
対する誘電体の種類と、該誘電体の厚さは、誘電体／半
導体インタフエース特性と行程とによつて決定される。
しかしながら、制御コンデンサに対する誘電体の種類
と、該誘電体の厚さは、該制御コンデンサに必要なキヤ
パシタンス値によつて決定される。薄膜トランジスタと
制御コンデンサとに対する誘電体の種類とその厚さに関
する上記の要件は、通常一致することがない。このた
め、同一の誘電体層を薄膜トランジスタのパツシベーシ
ヨン層と制御コンデンサとに同時に使用する場合、トレ
ードオフが必要となる。同様に、薄膜トランジスタ構造
内の誘電体を面積変更型制御コンデンサの製作に使用す
ることはできるが、該薄膜トランジスタ構造と該制御コ
ンデンサとに対する誘電体の厚さの要件はそれぞれ非常
に異なつている。
他の問題としては、従来技術の従来からのアプローチ
では、薄膜トランジスタ基板の加工行程数（マスキング
のレベル）を増加してしまう点が挙げられる。行程数が
増加すると、表示装置の欠陥レベルが上がり、製造の歩
留りが減少する。アクテイブマトリツクス液晶表示パネ
ルを成功裏に製作するためには、欠陥レベルを無視でき
る程度にまで下げ、製造の歩留りを向上させることが不
可欠である。マスキングレベル数と行程数とが増加する
と、歩留りと経費とが悪影響を受けるため、従来技術で
は、設計と加工との間でトレードオフを行なつて、アク
テイブマトリツクス基板の製作に必要なマスクレベル数
を最小限とすることが求められる。このため、設計と加
工との間のトレードオフのうち、性能や歩留りを悪化さ
せるようなトレードオフを必要としない制御コンデンサ
付ハーフトーングレースケールの製作方法の開発が求め
られている。本発明は、制御コンデンサをアクテイブマ
トリツクス基板から分離して、アクテイブマトリツクス
基板を従来通りの方法で製作することによつて、この必
要性に応えている。制御コンデンサは、共通電極を有す
る第二基板上に製作される。アクテイブマトリツクスア
レイと制御コンデンサアレイとを二個の表示ガラス基板
間で分離することにより、各アレイを従来の方法で最適
条件のもので製作できる。このため、製品の性能と歩留
りは向上し、経費は低減される。
では、薄膜トランジスタ基板の加工行程数（マスキング
のレベル）を増加してしまう点が挙げられる。行程数が
増加すると、表示装置の欠陥レベルが上がり、製造の歩
留りが減少する。アクテイブマトリツクス液晶表示パネ
ルを成功裏に製作するためには、欠陥レベルを無視でき
る程度にまで下げ、製造の歩留りを向上させることが不
可欠である。マスキングレベル数と行程数とが増加する
と、歩留りと経費とが悪影響を受けるため、従来技術で
は、設計と加工との間でトレードオフを行なつて、アク
テイブマトリツクス基板の製作に必要なマスクレベル数
を最小限とすることが求められる。このため、設計と加
工との間のトレードオフのうち、性能や歩留りを悪化さ
せるようなトレードオフを必要としない制御コンデンサ
付ハーフトーングレースケールの製作方法の開発が求め
られている。本発明は、制御コンデンサをアクテイブマ
トリツクス基板から分離して、アクテイブマトリツクス
基板を従来通りの方法で製作することによつて、この必
要性に応えている。制御コンデンサは、共通電極を有す
る第二基板上に製作される。アクテイブマトリツクスア
レイと制御コンデンサアレイとを二個の表示ガラス基板
間で分離することにより、各アレイを従来の方法で最適
条件のもので製作できる。このため、製品の性能と歩留
りは向上し、経費は低減される。
本発明の目的は、ハーフトーンのグレースケールと広
視角とを実現するアクテイブマトリツクス液晶表示装置
と、概表示装置を製作する方法とを提供することにあ
る。関連する従来技術の分野では、従来のアクテイブマ
トリツクス内で副画素が定義される。本発明において
は、副画素は共通電極基板によつて定義される。本発明
のアクテイブマトリツクスは、画素のみを定義する。本
発明では、アクテイブマトリツクスアレイを制御コンデ
ンサアレイから分離している。アクテイブマトリツクス
基板と共通電極基板との間で製作行程全体と行程数とを
分離したことにより、製作行程の制御が容易となり、設
計パラメータが最適化され、限界行程を含まない従来の
製作方法を使用することができる。
視角とを実現するアクテイブマトリツクス液晶表示装置
と、概表示装置を製作する方法とを提供することにあ
る。関連する従来技術の分野では、従来のアクテイブマ
トリツクス内で副画素が定義される。本発明において
は、副画素は共通電極基板によつて定義される。本発明
のアクテイブマトリツクスは、画素のみを定義する。本
発明では、アクテイブマトリツクスアレイを制御コンデ
ンサアレイから分離している。アクテイブマトリツクス
基板と共通電極基板との間で製作行程全体と行程数とを
分離したことにより、製作行程の制御が容易となり、設
計パラメータが最適化され、限界行程を含まない従来の
製作方法を使用することができる。
第１図は、代表的なねじれネマチツク液晶表示装置で
あつて、平行偏光子を有する表示装置における印加電圧
に対する透過率の視角依存性を示すグラフである。この
グラフは、表示画面の垂直に対して０ないし20度の視角
（φ）の場合の印加電圧に対する画素一個の透過率
（Ｔ）を百分率で示している。電圧Vaに対して、０度の
目視に対応する透過率Taは約45％であり、20度の目視に
対応する透過率Tbは約80％である。これにより、−78％
（（45−80/45）x100％）のグレースケールエラーが生
ずる。グレースケールエラーが増大するにつれて、視角
が限定されてくる。透過率10％に対応する電圧をしきい
電圧（Vth）とし、透過率90％に対応する電圧を飽和電
圧（Vs）とする。
あつて、平行偏光子を有する表示装置における印加電圧
に対する透過率の視角依存性を示すグラフである。この
グラフは、表示画面の垂直に対して０ないし20度の視角
（φ）の場合の印加電圧に対する画素一個の透過率
（Ｔ）を百分率で示している。電圧Vaに対して、０度の
目視に対応する透過率Taは約45％であり、20度の目視に
対応する透過率Tbは約80％である。これにより、−78％
（（45−80/45）x100％）のグレースケールエラーが生
ずる。グレースケールエラーが増大するにつれて、視角
が限定されてくる。透過率10％に対応する電圧をしきい
電圧（Vth）とし、透過率90％に対応する電圧を飽和電
圧（Vs）とする。
第2a図は、従来技術のアクテイブマトリツクスアレイ
10の略図である。第2b図は、第2a図のハーフトーン画素
と等価な電気回路11の略図である。薄膜トランジスタ
（TFT）15と制御コンデンサ20とは、ともに基板13上に
形成される。共通電極基板17は、共通の導体であるにす
ぎない。コンデンサ19は、基板13と基板17との間のキヤ
パシタンスを表現している。これは、液晶表示装置の画
素を使用することから生じるひとつの結果である。
10の略図である。第2b図は、第2a図のハーフトーン画素
と等価な電気回路11の略図である。薄膜トランジスタ
（TFT）15と制御コンデンサ20とは、ともに基板13上に
形成される。共通電極基板17は、共通の導体であるにす
ぎない。コンデンサ19は、基板13と基板17との間のキヤ
パシタンスを表現している。これは、液晶表示装置の画
素を使用することから生じるひとつの結果である。
従来技術では、ハーフトーンのアプローチによる広視
角型アクテイブマトリツクス液晶表示装置にグレースケ
ールを生成する方法がすでに存在する。このハーフトー
ンのアプローチは次の事実に基づいている。すなわち、
液晶の電気化学反応は、印加電圧がしきい電圧Vth未満
である場合か、もしくは飽和電圧Vsを越える場合（第１
図参照）は、視角から基本的に独立している。
角型アクテイブマトリツクス液晶表示装置にグレースケ
ールを生成する方法がすでに存在する。このハーフトー
ンのアプローチは次の事実に基づいている。すなわち、
液晶の電気化学反応は、印加電圧がしきい電圧Vth未満
である場合か、もしくは飽和電圧Vsを越える場合（第１
図参照）は、視角から基本的に独立している。
画素のハーフトーン化は、第2b図に示されるように、
各画素を多数の副画素に分割し、各副画素に制御コンデ
ンサ一個を直列に接続して達成している。制御コンデン
サ20とアクテイブマトリツクスアレイ10は、同一の基板
13上に同時に形成される。制御コンデンサ20は、分圧器
として機能する。制御コンデンサ20の設定値を適切に選
択することにより、副画素の電圧が変更される。該変更
によつて各副画素が選択されて励起されると、該副画素
の両端に現れる電圧は、飽和電圧Vs以上となる。一方、
選択されなかつた副画素の電圧は、しきい電圧Vth以下
となる。このように、薄膜トランジスタ（TFT）のソー
ス電圧を変えていずれのグレーのレベルを選択した場合
でも、せいぜい副画素一個がしきい電圧Vthと飽和電圧V
sとの間に存在するのみである。これにより、画素の輝
度とグレースケールとの視角への依存度が大幅に低めら
れる。制御コンデンサ20のキヤパシタンスは、該コンデ
ンサの面積もしくは基板13の誘電体の厚さを変えること
によつて変更される。
各画素を多数の副画素に分割し、各副画素に制御コンデ
ンサ一個を直列に接続して達成している。制御コンデン
サ20とアクテイブマトリツクスアレイ10は、同一の基板
13上に同時に形成される。制御コンデンサ20は、分圧器
として機能する。制御コンデンサ20の設定値を適切に選
択することにより、副画素の電圧が変更される。該変更
によつて各副画素が選択されて励起されると、該副画素
の両端に現れる電圧は、飽和電圧Vs以上となる。一方、
選択されなかつた副画素の電圧は、しきい電圧Vth以下
となる。このように、薄膜トランジスタ（TFT）のソー
ス電圧を変えていずれのグレーのレベルを選択した場合
でも、せいぜい副画素一個がしきい電圧Vthと飽和電圧V
sとの間に存在するのみである。これにより、画素の輝
度とグレースケールとの視角への依存度が大幅に低めら
れる。制御コンデンサ20のキヤパシタンスは、該コンデ
ンサの面積もしくは基板13の誘電体の厚さを変えること
によつて変更される。
第3a図、第3b図は、それぞれ本発明によるアクテイブ
マトリツクスアレイ12と、一画素と等価な電気回路14と
を示す略図である。薄膜トランジスタ（TFT）15と制御
コンデンサ20は、二個の独立した基板16,18上にそれぞ
れ形成される。アクテイブマトリツクスアレイ12は基板
16上に、制御コンデンサ20は共通電極基板18上に、それ
ぞれ形成される。アクテイブマトリツクス基板16は従来
の方法で製作されるため、高性能、高歩留りを目標とし
て最適条件下で設計、製作が可能である。アクテイブマ
トリツクスアレイ12は、ａ−Si薄膜トランジスタ（TF
T）、poly−Si薄膜トランジスタ等を使用して製作され
る。制御コンデンサ20は、該コンデンサのキィヤパシタ
ンスと歩留りとの正確な目標値を達成するため、最適条
件下で共通電極基板18上に形成される。
マトリツクスアレイ12と、一画素と等価な電気回路14と
を示す略図である。薄膜トランジスタ（TFT）15と制御
コンデンサ20は、二個の独立した基板16,18上にそれぞ
れ形成される。アクテイブマトリツクスアレイ12は基板
16上に、制御コンデンサ20は共通電極基板18上に、それ
ぞれ形成される。アクテイブマトリツクス基板16は従来
の方法で製作されるため、高性能、高歩留りを目標とし
て最適条件下で設計、製作が可能である。アクテイブマ
トリツクスアレイ12は、ａ−Si薄膜トランジスタ（TF
T）、poly−Si薄膜トランジスタ等を使用して製作され
る。制御コンデンサ20は、該コンデンサのキィヤパシタ
ンスと歩留りとの正確な目標値を達成するため、最適条
件下で共通電極基板18上に形成される。
第４図は、共通電極基板18の略図である。各画素は４
個の副画素に分割されている。第４図から明らかなよう
に、制御コンデンサ20を形成するための薄膜層が３層重
なつている。斜線部22は、共通電極基板上の第一インジ
ウム酸化スズ（ITO）パターンを示している。該第一パ
ターン22を第５図に別個に示す。平面パターン24は、基
板18上にある制御コンデンサ20の第二インジウム酸化ス
ズ（ITO）パターンを示している。該パターン24を第７
図に別個に示す。パターン22とパターン24との間には、
第６図に示されるように、パターン26の誘電体がある。
個の副画素に分割されている。第４図から明らかなよう
に、制御コンデンサ20を形成するための薄膜層が３層重
なつている。斜線部22は、共通電極基板上の第一インジ
ウム酸化スズ（ITO）パターンを示している。該第一パ
ターン22を第５図に別個に示す。平面パターン24は、基
板18上にある制御コンデンサ20の第二インジウム酸化ス
ズ（ITO）パターンを示している。該パターン24を第７
図に別個に示す。パターン22とパターン24との間には、
第６図に示されるように、パターン26の誘電体がある。
アクテイブマトリツクス液晶表示装置の製作方法の一
実施例を第13図に示す。最初に、コーニング7059ガラス
を使用して基板18を以下のステツプで製作する。ステツ
プ１では、300オングストロームのインジウム酸化スズ
（ITO）をスパツタリングによつて300℃で30分間形成す
る。第５図に示されるように、光蝕刻法によつて制御コ
ンデンサ20の面積をパターン化し、エツチングを行なつ
て定義する。これにより、インジウム酸化スズ22の層
は、共通電極として機能すると同時に、制御コンデンサ
20の面積を定義する。ステツプ２では、12,000オングス
トロームの窒化珪素誘電体をプラズマ形成し、第６図に
示されるように光蝕刻法によつてパターン化し、エツチ
ングを行なう。このパターンは、当該画素を構成する副
画素のうちの１個の直列制御コンデンサを除去する。こ
の副画素は、薄膜トランジスタ（TFT）のソース電圧が
上昇すると、最初に励起される。ステツプ３では、厚さ
300オングストロームの第二のインジウム酸化スズ層を
スパツタリングによつて300℃で形成し、400℃で30分間
徐冷（すなわちアニール）をする。第７図に示されるよ
うに、光蝕刻法によつて副画素をパターン化し、エツチ
ングを行なつて定義する。以上で共通電極基板18上に制
御コンデンサ20の形成が完了する。
実施例を第13図に示す。最初に、コーニング7059ガラス
を使用して基板18を以下のステツプで製作する。ステツ
プ１では、300オングストロームのインジウム酸化スズ
（ITO）をスパツタリングによつて300℃で30分間形成す
る。第５図に示されるように、光蝕刻法によつて制御コ
ンデンサ20の面積をパターン化し、エツチングを行なつ
て定義する。これにより、インジウム酸化スズ22の層
は、共通電極として機能すると同時に、制御コンデンサ
20の面積を定義する。ステツプ２では、12,000オングス
トロームの窒化珪素誘電体をプラズマ形成し、第６図に
示されるように光蝕刻法によつてパターン化し、エツチ
ングを行なう。このパターンは、当該画素を構成する副
画素のうちの１個の直列制御コンデンサを除去する。こ
の副画素は、薄膜トランジスタ（TFT）のソース電圧が
上昇すると、最初に励起される。ステツプ３では、厚さ
300オングストロームの第二のインジウム酸化スズ層を
スパツタリングによつて300℃で形成し、400℃で30分間
徐冷（すなわちアニール）をする。第７図に示されるよ
うに、光蝕刻法によつて副画素をパターン化し、エツチ
ングを行なつて定義する。以上で共通電極基板18上に制
御コンデンサ20の形成が完了する。
アクテイブマトリツクス基板16は、従来の方法で最適
条件下で製作して高い行程歩留りを目指す。第8a図、第
8b図に示されるように、逆千鳥構造のａ−Si薄膜トラン
ジスタ（TFT）をアクテイブマトリツクス基板16内に使
用する。第8a図は、一画素の薄膜トランジスタの断面図
である。第8b図は、薄膜トランジスタ付画素の平面図で
ある。まず、コーニング7059ガラス50を使用して、基板
16を以下のステツプで製作する。ステツプ１では、300
オングストロームのインジウム酸化スズ（ITO）をスパ
ツタリングによつて300℃で形成し、400℃で30分間徐冷
する。該基板を300℃まで冷却したのち、1200オングス
トロームのニクロムをスパツタリングによつて形成す
る。このニクロムとインジウム酸化スズとを光蝕刻法で
パターン化し、エツチングを行なつて、画素54とゲート
バス51とを定義する。ステツプ２では、3000オングスト
ロームの窒化珪素と1000オングストロームの無定形珪素
とをプラズマ強化化学蒸着（PECVD）によつて250℃で順
次形成する。次に窒化珪素と無定形珪素とを光蝕刻法で
パターン化し、エツチングを行なつて、トランジスタの
アイランド52を定義する。ステツプ３では、5000オング
ストロームのアルミニウム合金（銅４％、珪素１％）を
スパツタリングによつて形成する。このアルミニウム合
金を光蝕刻法でパターン化し、エツチングを行なつて、
ソース53とドレイン53とを定義する。ステツプ４では、
10,000オングストロームの二酸化珪素を、プラズマ強化
化学蒸着法によつて250℃でパツシベーシヨン層へと形
成する。ステツプ５では、1500オングストロームのアル
ミニウム合金をスパツタリングによつて遮光層へと形成
する。ステツプ６では、該遮光層56を光蝕刻法によつて
パターン化し、エツチングを行なう。ステツプ７では、
パツシベーシヨン層55を光蝕刻法でパターン化し、エツ
チングを行なつて画素54をクリアにしたのち、該画素54
のニクロムにエツチングを行なう。見易さを考慮して、
第8b図では遮光層56とパツシベーシヨン層55を示してい
ない。以上でアクテイブマトリツクス基板16の製作行程
が完了する。
条件下で製作して高い行程歩留りを目指す。第8a図、第
8b図に示されるように、逆千鳥構造のａ−Si薄膜トラン
ジスタ（TFT）をアクテイブマトリツクス基板16内に使
用する。第8a図は、一画素の薄膜トランジスタの断面図
である。第8b図は、薄膜トランジスタ付画素の平面図で
ある。まず、コーニング7059ガラス50を使用して、基板
16を以下のステツプで製作する。ステツプ１では、300
オングストロームのインジウム酸化スズ（ITO）をスパ
ツタリングによつて300℃で形成し、400℃で30分間徐冷
する。該基板を300℃まで冷却したのち、1200オングス
トロームのニクロムをスパツタリングによつて形成す
る。このニクロムとインジウム酸化スズとを光蝕刻法で
パターン化し、エツチングを行なつて、画素54とゲート
バス51とを定義する。ステツプ２では、3000オングスト
ロームの窒化珪素と1000オングストロームの無定形珪素
とをプラズマ強化化学蒸着（PECVD）によつて250℃で順
次形成する。次に窒化珪素と無定形珪素とを光蝕刻法で
パターン化し、エツチングを行なつて、トランジスタの
アイランド52を定義する。ステツプ３では、5000オング
ストロームのアルミニウム合金（銅４％、珪素１％）を
スパツタリングによつて形成する。このアルミニウム合
金を光蝕刻法でパターン化し、エツチングを行なつて、
ソース53とドレイン53とを定義する。ステツプ４では、
10,000オングストロームの二酸化珪素を、プラズマ強化
化学蒸着法によつて250℃でパツシベーシヨン層へと形
成する。ステツプ５では、1500オングストロームのアル
ミニウム合金をスパツタリングによつて遮光層へと形成
する。ステツプ６では、該遮光層56を光蝕刻法によつて
パターン化し、エツチングを行なう。ステツプ７では、
パツシベーシヨン層55を光蝕刻法でパターン化し、エツ
チングを行なつて画素54をクリアにしたのち、該画素54
のニクロムにエツチングを行なう。見易さを考慮して、
第8b図では遮光層56とパツシベーシヨン層55を示してい
ない。以上でアクテイブマトリツクス基板16の製作行程
が完了する。
次に、アクテイブマトリツクス液晶表示部14は、第９
図に示されるように組立てられる。第９図は、液晶材料
64がアクテイブマトリツクス基板16と共通電極基板18と
の間にサンドイツチされており、スペーサ65によつて所
望のセル間隔が保持されている様子を示している。表示
部14ではMERCK2861液晶材料を使用しており、４ミクロ
ンのセル間隔を維持している。これらふたつの基板上の
液晶配列層61は、ポリイミド層を機械的に摩擦すること
によつて形成される。偏光子62は、表示部14の外側表面
（すなわち基板16,18の外側表面）に平行に取り付けら
れる。表示部14は、組み付けられたのち、視角の関数と
してのグレースケールのエラーについて検査される。従
来の表示部と比較すると、ハーフトーン表示部14ではグ
レースケールの精度に大幅な改善が認められた。たとえ
ば第10図に示されるように、40度の視角では、ハーフト
ーン表示部14のグレースケールエラーは−50％未満であ
つたのに対し、従来の表示部では−350％に達してい
た。
図に示されるように組立てられる。第９図は、液晶材料
64がアクテイブマトリツクス基板16と共通電極基板18と
の間にサンドイツチされており、スペーサ65によつて所
望のセル間隔が保持されている様子を示している。表示
部14ではMERCK2861液晶材料を使用しており、４ミクロ
ンのセル間隔を維持している。これらふたつの基板上の
液晶配列層61は、ポリイミド層を機械的に摩擦すること
によつて形成される。偏光子62は、表示部14の外側表面
（すなわち基板16,18の外側表面）に平行に取り付けら
れる。表示部14は、組み付けられたのち、視角の関数と
してのグレースケールのエラーについて検査される。従
来の表示部と比較すると、ハーフトーン表示部14ではグ
レースケールの精度に大幅な改善が認められた。たとえ
ば第10図に示されるように、40度の視角では、ハーフト
ーン表示部14のグレースケールエラーは−50％未満であ
つたのに対し、従来の表示部では−350％に達してい
た。
第11図は、本発明による共通電極基板30の製作が完了
した場合の同基板の断面図である。ここではカラーフイ
ルタ32を使用して全カラー動作を行なつている。第11図
から明らかなように、共通電極基板にはカラーフイルタ
アレイ32が含まれ、また制御コンデンサ20のアレイには
第一インジウム酸化スズ（ITO）パターン22、誘電体2
6、第二インジウム酸化スズパターン24が含まれてお
り、これらの構成部品はガラス基板34上に形成されてい
る。電極はパターン24の一部であつて、副画素を定義し
ている。アクテイブマトリツクス基板16は、表示部14の
形成中に、パターン24を基準として液晶材料に登録され
る。
した場合の同基板の断面図である。ここではカラーフイ
ルタ32を使用して全カラー動作を行なつている。第11図
から明らかなように、共通電極基板にはカラーフイルタ
アレイ32が含まれ、また制御コンデンサ20のアレイには
第一インジウム酸化スズ（ITO）パターン22、誘電体2
6、第二インジウム酸化スズパターン24が含まれてお
り、これらの構成部品はガラス基板34上に形成されてい
る。電極はパターン24の一部であつて、副画素を定義し
ている。アクテイブマトリツクス基板16は、表示部14の
形成中に、パターン24を基準として液晶材料に登録され
る。
第12図は、多様な厚さを有するカラーフィルタを使用
した共通電極基板40を示している。この図は、該共通電
極基板の断面図である。カラーフイルタ36の厚さが多様
であるため、各色の液晶セルの厚さが変化してコントラ
ストが向上している。表示部40の他の構造上の特徴は、
共通電極基板30のそれと同一である。
した共通電極基板40を示している。この図は、該共通電
極基板の断面図である。カラーフイルタ36の厚さが多様
であるため、各色の液晶セルの厚さが変化してコントラ
ストが向上している。表示部40の他の構造上の特徴は、
共通電極基板30のそれと同一である。
以上の説明のように、本発明によれば、ハーフトーン
のグレースケールと広視角とを有し、高い性能、高い製
造歩留りを低コストで実現するアクテイブマトリツクス
液晶表示装置と、概表示装置を製作する方法とが提供さ
れる。上記の詳細な説明は、もつぱら本発明を解説する
ためのものであつて、本発明の範囲を制約するものでは
ない。また上記の実施例は、本発明を実施する場合に当
発明者がもつとも好ましいと考える模範例であつて、当
業者は本発明の精神から逸脱することなく種々の変更態
様を実施することができよう。したがつて、かかる変更
等はすべて本発明の範囲に含まれるとみなされる。
のグレースケールと広視角とを有し、高い性能、高い製
造歩留りを低コストで実現するアクテイブマトリツクス
液晶表示装置と、概表示装置を製作する方法とが提供さ
れる。上記の詳細な説明は、もつぱら本発明を解説する
ためのものであつて、本発明の範囲を制約するものでは
ない。また上記の実施例は、本発明を実施する場合に当
発明者がもつとも好ましいと考える模範例であつて、当
業者は本発明の精神から逸脱することなく種々の変更態
様を実施することができよう。したがつて、かかる変更
等はすべて本発明の範囲に含まれるとみなされる。
第１図は代表的なねじれネマチツク液晶表示装置であつ
て、平行偏光子を有する表示装置における印加電圧に対
する透過率の視角依存性を示すグラフ、第2a図は従来技
術による画素の略図、第2b図は第2a図に示された従来技
術の画素と等価な電気回路の回路図、第3a図は本発明に
使用される画素の略図、第3b図は第3a図に示された画素
と等価な電気回路の回路図、第４図は共通電極基板の一
パターンを示す図、第５図は共通電極基板の製作に使用
する第一インジウム酸化スズ層パターンを示す図、第６
図は制御コンデンサ用の誘電体のパターンを示す図、第
７図は共通電極基板の製作に使用する第二インジウム酸
化スズ層パターンを示す図、第8a図は画素の薄膜トラン
ジスタを示す断面図、第8b図は画素と薄膜トランジスタ
を示す平面図、第９図はアクテイブマトリツクス基板と
共通電極基板との間にサンドイツチされた液晶材料の断
面図であつて、スペーサによつて所望のセル間隔を維持
していることを示す図、第10図は40度の視角において本
発明と従来技術との間でグレースケールエラーを比較し
た図、第11図はカラーフイルタを使用した本発明の一実
施例を示す図、第12図は多様な厚さのカラーフイルタを
使用した他の実施例であつて、可変セル間隔の表示装置
を形成している実施例を示す図、第13図は本発明による
製作方法の工程概要を示す図である。 10……アクテイブマトリツクスアレイ、11……電気回
路、18……共通電極基板、20……制御コンデンサ、22,2
4……パターン、40……表示部、51……ゲートバス、54
……画素。
て、平行偏光子を有する表示装置における印加電圧に対
する透過率の視角依存性を示すグラフ、第2a図は従来技
術による画素の略図、第2b図は第2a図に示された従来技
術の画素と等価な電気回路の回路図、第3a図は本発明に
使用される画素の略図、第3b図は第3a図に示された画素
と等価な電気回路の回路図、第４図は共通電極基板の一
パターンを示す図、第５図は共通電極基板の製作に使用
する第一インジウム酸化スズ層パターンを示す図、第６
図は制御コンデンサ用の誘電体のパターンを示す図、第
７図は共通電極基板の製作に使用する第二インジウム酸
化スズ層パターンを示す図、第8a図は画素の薄膜トラン
ジスタを示す断面図、第8b図は画素と薄膜トランジスタ
を示す平面図、第９図はアクテイブマトリツクス基板と
共通電極基板との間にサンドイツチされた液晶材料の断
面図であつて、スペーサによつて所望のセル間隔を維持
していることを示す図、第10図は40度の視角において本
発明と従来技術との間でグレースケールエラーを比較し
た図、第11図はカラーフイルタを使用した本発明の一実
施例を示す図、第12図は多様な厚さのカラーフイルタを
使用した他の実施例であつて、可変セル間隔の表示装置
を形成している実施例を示す図、第13図は本発明による
製作方法の工程概要を示す図である。 10……アクテイブマトリツクスアレイ、11……電気回
路、18……共通電極基板、20……制御コンデンサ、22,2
4……パターン、40……表示部、51……ゲートバス、54
……画素。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/136 G02F 1/1343
Claims (5)
- 【請求項１】ハーフトーンのグレースケールを有する広
視角型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、 第一基板上に複数の画素を備え； 前記第一基板上に複数のトランジスタを備え、これらの
トランジスタのそれぞれは前記複数の画素のうちの対応
する画素に接続されており； 第二基板上に設けられた共通電極であって、対向する前
記第一基板上の画素との間に第一のキャパシタンスを形
成する共通電極を備え； 前記第二基板に複数の制御コンデンサグループを備え、
制御コンデンサグループのそれぞれは、複数の制御コン
デンサを含んでいて前記第一基板上の少なくとも１つの
画素に対応しており、各制御コンデンサグループの制御
コンデンサのそれぞれは、前記共通電極に隣接していて
前記共通電極との間に第二のキャパシタンスを形成する
導体を含んでいる ことを特徴とする広視角型アクティブマトリックス液晶
表示装置。 - 【請求項２】ハーフトーンのグレースケールを有する広
視角型アクティブマトリックス液晶表示装置であって、 第一ガラス基板と； 前記第一ガラス基板上に形成され、複数の制御コンデン
サの領域を形成する触刻パターンを有し且つ前記複数の
制御コンデンサ用の共通電極として使用されるインジウ
ム酸化スズの第一層と； インジウム酸化スズの前記第一層上に形成され、前記複
数の制御コンデンサ用の誘電体を形成する触刻パターン
を有する窒化珪素誘電体の第一層と； 窒化珪素誘電体の前記第一層上に形成され、複数の副画
素の領域を形成する触刻パターンを有するインジウム酸
化スズの第二層と； インジウム酸化スズの前記第二層上に形成されたポリイ
ミドからなる第一整列層と を備えることを特徴とする広視角型アクティブマトリッ
クス液晶表示装置。 - 【請求項３】複数の画素と、画素を構成する副画素と、
ハーフトーンのグレースケールとを有する広視角型アク
ティブマトリックス液晶表示装置を製作する方法であっ
て、 第一ガラス基板上に、副画素に接続された制御コンデン
サのアレイを製作する段階であって、 第一ガラス基板上に第一のインジウム酸化スズ層を形成
し、 前記第一のインジウム酸化スズ層をアニールし、 前記制御コンデンサのアレイを定める第一パターンを使
用して前記第一のインジウム酸化スズ層をエッチング
し、 前記第一のインジウム酸化スズ層上に窒化珪素層を形成
し、 第二パターンを使用して前記窒化珪素層をエッチングす
ることによって、各画素を構成する複数の副画素のうち
の一個に対応する制御コンデンサを除去し、 第二のインジウム酸化スズ層を形成し、 前記の第二インジウム酸化スズ層をアニールし、 前記複数の副画素に対応する複数の領域を定める第三パ
ターンを使用して前記第二のインジウム酸化スズ層をエ
ッチングして、 制御コンデンサのアレイを製作する段階と； 第二ガラス基板上に、トランジスタおよび前記画素を有
するアクティブマトリックスを製作する段階と； 前記第二ガラス基板上のアクティブマトリックスと、前
記第一ガラス基板上の前記制御コンデンサのアレイとを
隣接させて、それら相互間に液晶材料を挟んで並置する
段階と を備えることを特徴とするアクティブマトリックス液晶
表示装置の製作方法。 - 【請求項４】ハーフトーンのグレースケールを有する広
視角型アクティブマトリックス液晶表示装置を製作する
方法であって、 第一基板上に、副画素に直列に接続された制御コンデン
サのアレイを製作する段階であって、 第一基板上に約300オングストロームの第一のインジウ
ム酸化スズ層を約300℃でスパッタリングにより形成
し、 前記第一のインジウム酸化スズ層を約400℃で30分間ア
ニールし、 前記第一のインジウム酸化スズ層上に、前記制御コンデ
ンサのアレイを定める第一パターンを形成し、 前記第一パターンでエッチングを行い、 前記第一のインジウム酸化スズ層上に約12000オングス
トロームの窒化珪素誘電体をプラズマによって形成し、 各画素を構成する複数の副画素のうちの一個に対応する
制御コンデンサを除去するための第二パターンを形成
し、 前記第二パターンでエッチングを行い、 約300オングストロームの第二のインジウム酸化スズ層
を前記窒化珪素誘電体上に約300℃でスパッタリングに
より形成し、 前記の第二インジウム酸化スズ層を約400℃で30分間ア
ニールし、 前記複数の副画素に対応する複数の電極を定める第三パ
ターンを形成し、 前記第三パターンでエッチングして、 制御コンデンサのアレイを製作する段階と； 第二基板上に、前記画素およびその切り替え用の薄膜ト
ランジスタを有するアクティブマトリックスを製作する
段階と； 前記第二基板上のアクティブマトリックスと、前記第一
基板上の前記制御コンデンサのアレイとを、それら相互
間に液晶材料を挟むよう配置してアクティブマトリック
ス液晶表示装置とする、液晶材料を挟む段階と を備えることを特徴とするアクティブマトリックス液晶
表示装置の製作方法。 - 【請求項５】ハーフトーンのグレースケールを有する広
視角型アクティブマトリックス液晶表示装置を製作する
方法であって、 第一基板上に、副画素に直列に接続された制御コンデン
サのアレイを製作する段階であって、 第一基板上に、約300オングストロームの第一のインジ
ウム酸化スズ層を、約300℃でスパッタリングにより形
成し、 前記第一のインジウム酸化スズ層を約400℃で30分間ア
ニールし、 前記第一のインジウム酸化スズ層上に、前記制御コンデ
ンサのアレイを定める第一パターンを形成し、 前記第一パターンでエッチングを行い、 前記第一のインジウム酸化スズ層上に約12000オングス
トロームの窒化珪素誘電体をプラズマによって形成し、 各画素を構成する複数の副画素のうちの一個に対応する
制御コンデンサを除去するための第二パターンを形成
し、 前記第二パターンでエッチングを行い、 約300オングストロームの第二のインジウム酸化スズ層
を前記窒化珪素誘電体上に約300℃でスパッタリングに
より形成し、 前記の第二インジウム酸化スズ層を約400℃で30分間ア
ニールし、 前記複数の副画素に対応する複数の電極を定める第三パ
ターンを形成し、 前記第三パターンでエッチングして、 制御コンデンサのアレイを製作する段階と； 第二基板上に、前記画素およびその切り替え用の薄膜ト
ランジスタを有するアクティブマトリックスを製作する
段階であって、 ガラス板上に、約300オングストロームのインジウム酸
化スズ層を、約300℃でスパッタリングにより形成し、 前記インジウム酸化スズ層を約400℃で30分間アニール
し、 前記インジウム酸化スズ層上に約1200オングストローム
のニクロム層をスパッタリングによって形成し、 画素およびゲートバスを定める一番目のパターンを前記
ニクロム層および前記インジウム酸化スズ層の上に形成
し、 前記一番目のパターンでエッチングを行い、 前記ニクロム層上に約3000オングストロームの窒化珪素
層を約250℃でプラズマ強化化学蒸着によって形成し、 前記窒化珪素層上に約1000オングストロームの無定形珪
素層を約250℃でプラズマ強化化学蒸着によって形成
し、 前記薄膜トランジスタ用の複数のアイランドを定める二
番目のパターンを前記無定形珪素層および前記珪素層の
上に形成し、 前記二番目のパターンでエッチングを行い、 前記無定形珪素層上に約5000オングストロームのアルミ
ニウム合金層をスパッタリングによって形成し、 前記複数の薄膜トランジスタ用のソースおよびドレイン
を定める三番目のパターンを前記アルミニウム合金層上
に形成し、 前記三番目のパターンでエッチングを行い、 約10000オングストロームの二酸化珪素パッシベーショ
ン層を約250℃で前記アルミニウム合金層上にプラズマ
強化化学蒸着によって形成し、 約1500オングストロームのアルミニウム合金の遮光層を
前記パッシベーション層上にスパッタリシグによって形
成し、 前記遮光層上に四番目のパターンを形成し、 前記四番目のパターンでエッチングを行い、 前記パッシベーション層上に五番目のパターンを形成
し、 前記五番目のパターンでエッチングを行うことによって
画素に対応する前記パッシベーション層および前記ニク
ロム層を除去して、 アクティブマトリックスを製作する段階と； 前記第一基板と、前記第二基板とを、それら相互間に液
晶材料を挟むよう配置してアクティブマトリックス液晶
表示装置とする、液晶材料を挟む段階と を備えることを特徴とするアクティブマトリックス液晶
表示装置の製作方法。
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