JP3213977B2 - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

液晶表示装置及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置及びその
製造方法に係り、特に光の透過率を向上させ、高いコン
トラスト比を得ることが可能なアクティブマトリクスカ
ラー液晶表示装置及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置では、ノーマリーホ
ワイト表示モードにおいて、全黒表示した時に、画素部
以外の部分からの漏れ光によるコントラスト比の低下を
防ぐ手段として、例えば図５に示すように画素部である
カラーフィルタ層１以外の部分を位置合わせ精度のため
画素部とオーバーラップする形態で光吸収用の金属膜あ
るいは黒色樹脂等からなるブラックマトリクス層２で覆
っていた。
【０００３】上記図５は能動スイッチング素子としての
ポリシリコン薄膜トランジスタ（ｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦ
Ｔ）を形成した基板を使用した液晶ディスプレイ（ＬＣ
Ｄ）パネルの構造を示す部分断面図であり、以下その構
造を簡単に説明する。相対する一対の石英基板３ａ，３
ｂの間に液晶層４が挟持されている。石英基板３ａと液
晶層４との間にカラーフィルタ層１、ブラックマトリク
ス層２および共通電極５が設けられており、一方、石英
基板３ｂと液晶層４との間には、能動スイッチング素子
である例えばＴＦＴ６、層間絶縁膜の第１ＰＳＧ層７、
第２ＰＳＧ層８およびＩＴＯからなる画素電極１０が設
けられている。ＴＦＴ６は画素電極１０を駆動する。石
英基板３ａおよび３ｂのそれぞれ外側に出入りする光を
コントロールする偏光板１１ａ，１１ｂが設けられてお
り、バックライトモジュール１２を介して光１３が入射
せしめられる。図５で液晶層４の斜線領域Ａがいわゆる
画素部（カラーフィルタ層）１とブラックマトリクス層
２のオーバーラップ領域である。なお、２８はＡｌ信号
ラインを示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のような構成のＬ
ＣＤ装置は画面全体を白に、いわゆる全白表示にしたと
きにオーバーラップしたブラックマトリクス部（Ａ）で
光の吸収が起こるため、画面全体の表示が暗くなってし
まう。
【０００５】このような現象は、今後表示の高精細化が
進むと画素部領域に対してブラックマトリクス部領域の
割合が増加するので、益々大きな問題となる。
【０００６】特開昭６２−９４８２６号公報にはアクテ
ィブスイッチング素子を形成した基板に対し、反対側の
基板側のカラーフィルタ上にマイクロレンズを設けた構
成によって画像を明るくし、コントラストも向上させる
液晶表示装置が開示されている。
【０００７】しかしながら、上記従来装置ではカラーフ
ィルタ間にブラックマトリクス層が設けてあれば、その
部分からは入射光が入らず、その分、光の透過率は悪く
なる。また製造プロセスも複雑になり好ましくない。
【０００８】そこで、本発明はブラックマトリクスをカ
ラーフィルタ間に設けても全白表示の際に暗くならず、
高コントラスト比を得ることができる液晶表示装置及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、マトリクス状に配列された画素電極と、前記画素電
極を駆動する能動スイッチング素子と、前記能動スイッ
チング素子上に形成された層間絶縁膜とを有するアクテ
ィブマトリクス基板と、前記アクティブマトリクス基板
と対向する対向基板と、前記アクティブマトリクス基板
と前記対向基板との間に挟持された液晶層とからなる液
晶表示装置であって、前記アクティブマトリクス基板と
前記画素電極との間に前記能動スイッチング素子と同一
面上で前記能動スイッチング素子上に形成された層間絶
縁膜と同一の絶縁膜からなるマイクロレンズを形成した
ことを特徴とする液晶表示装置によって解決される。更
に、上記課題は本発明によれば、基板上に能動スイッチ
ング素子を形成する工程と、前記能動スイッチング素子
上に層間絶縁膜を形成する工程とを含む液晶表示装置の
製造方法であって、前記層間絶縁膜を形成する工程が、
層間絶縁膜の形成と同時にマイクロレンズを形成する工
程を有することを特徴とする液晶表示装置の製造方法に
よって解決される。
【００１０】
【作用】本発明によれば、画素電極１０を駆動するＴＦ
Ｔ６等の能動スイッチング素子を有するアクティブマト
リクス基板３ｂと上記画素電極１０との間に例えばＰＳ
Ｇ等の絶縁膜からなるマイクロレンズ２６ａを形成して
いるため、白表示の場合アクティブマトリクス基板３ｂ
側から入射した光が、上記マイクロレンズを介してカラ
ーフィルタ層１とブラックマトリクス層２とのオーバー
ラップ部を回避するようにカラーフィルタ層１のほぼ開
口部のみに集光せしめられ、光が効率よく透過し、従来
より明るい白表示を得ることができる。一方、黒表示の
場合は、画素電極上の表示は黒となるので従来と同様で
あり、従って本発明では相対的に高コントラスト比をも
得ることができる。また、能動スイッチング素子と同一
面上で能動スイッチング素子上に形成された層間絶縁膜
と同一の絶縁膜からなるマイクロレンズを形成したた
め、能動スイッチング素子の層間絶縁膜を形成すると同
時に、形成された層間絶縁膜をエッチング加工すること
によりマイクロレンズの形成を行うことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
【００１２】図１は本発明のＬＣＤパネル構造の一実施
例を示す部分概略断面図である。
【００１３】図１に示すように、本発明のＬＣＤは図５
に示された従来のＬＣＤ構造において基板上のＴＦＴ６
間のＰＳＧ層をレンズ（マイクロレンズ）とした構造を
とったものであり、その他は図５に示す構造と同一であ
る。図１において図５に示した符号と同一の符号は同一
の要素を示す。
【００１４】図１に示したＬＣＤでは、バックライトモ
ジュール１２側から入射した光１３は、偏光板１１ｂ、
石英基板３ｂを透過し、凸状マイクロレンズ機能を有す
る第１ＰＳＧ層７と第２ＰＳＧ層８によって端部が絞ら
れ、画素電極１０を介して石英基板３ａ側の開口部への
み透過される。本ＬＣＤでは図１のようにＴＦＴ６形成
基板（石英基板３ｂ）上にマイクロレンズ２６ａが形成
されている。
【００１５】以下、上記本発明に係るｐｏｌｙ−Ｓｉ
ＴＦＴを有し、且つマイクロレンズを形成した基板を製
造する方法を図２および図３を用いて説明する。
【００１６】まず、図２（ａ）に示すように、減圧ＣＶ
Ｄ法により石英基板３ｂ上に約８０ｎｍの厚さにｐｏｌ
ｙ−Ｓｉ層２０を全面に形成しパターニングすることに
より、図２（ｂ）に示すように活性半導体層となるｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ領域２０ａを形成する。
【００１７】その後、図２（ｃ）に示すように約１００
０℃の温度で熱酸化し、厚さ約５０ｎｍの酸化膜を形成
し、ｐｏｌｙ−Ｓｉ領域２０ａ上のみにゲート酸化膜２
１を形成する。その後、減圧ＣＶＤ法により全面にｐｏ
ｌｙ−Ｓｉ層を約３００ｎｍの厚さに形成し、選択ドラ
イエッチングによりｐｏｌｙ−Ｓｉゲートライン２２を
形成し、ｐｏｌｙ−Ｓｉゲートライン２２をマスクとし
てゲート酸化膜２１を介してｐｏｌｙ−Ｓｉ領域２０ａ
内に砒素イオン（Ａｓ+）を１６０ＫｅＶ ２×１０15
ドーズ／ｃｍ2の条件によりイオン注入（Ｉ2）を行い、
ソース・ドレイン（Ｓ／Ｄ）領域２４を形成してＴＦＴ
６を形成する。
【００１８】次に、図２（ｄ）に示すように、常圧ＣＶ
Ｄ法により全面に厚さ約１０００ｎｍの第１ＰＳＧ膜７
を形成する。
【００１９】次に、図２（ｅ）に示すように、ＴＦＴト
ランジスタ間の第１ＰＳＧ膜７上にフォトリソグラフィ
ーによりレジストマスク２５を形成し、第１ＰＳＧ膜７
を約１／２の高さだけエッチング除去するハーフエッチ
ングを行なう。このエッチングにより、レジストマスク
２５下では等方性エッチングによるアンダーカット（サ
イドエッチ）が入り、レンズ状ＰＳＧ膜２６が形成され
る。このエッチングはウェットエッチングの場合は弗
酸、硝弗酸、またドライエッチングの場合はプラズマエ
ッチングが好ましい。
【００２０】レンズ状ＰＳＧ膜２６を形成した後、図３
（ａ）に示すようにレジストマスク２５を除去し、ソー
スドレイン（Ｓ／Ｄ）領域２４を約１０００℃の温度で
アニールし活性化する。この時、レンズ状ＰＳＧ膜２６
は表面がリフローにより溶融され、更になめらか形状の
本発明の重要な構成となるマイクロレンズ２６ａとな
る。石英基板３ｂ上にマイクロレンズ２６ａを形成した
後、従来と同様に、第１ＰＳＧ膜７に第１のコンタクト
ホール２７の形成、次にそのコンタクトホール２７内に
Ａｌ信号ライン２８の形成、全面に第２ＰＳＧ膜２９の
形成、第２コンタクトホール３０、ＩＴＯ画素電極３１
の形成を順次行なう。
【００２１】以下、それらの工程をより詳しく説明す
る。
【００２２】図３（ａ）でマイクロレンズ２６ａを形成
した後、ソース・ドレイン（Ｓ／Ｄ）領域２４に貫通す
る第１コンタクトホール（５×５μｍ□）２７を緩衝弗
酸等によるウェットエッチング、あるいはプラズマＲＩ
Ｅ等によるドライエッチングにより形成する。更に、続
けて全面に約６００ｎｍの厚さにアルミニウムＡｌをス
パッタ蒸着し、燐酸によるウェットエッチングあるいは
プラズマＲＩＥ等によるドライエッチングによってＡｌ
信号ライン２８を形成する。
【００２３】次に、図３（ｂ）に示すように、常圧ＣＶ
Ｄ法によりパッシベーション膜としての第２ＰＳＧ膜２
９を全面に約４００ｎｍの厚さに形成する。この時、マ
イクロレンズ２６ａは第２ＰＳＧ膜分だけ厚くなる。次
に、画素電極用の第２コンタクトホール３０をプラズマ
あるいはＲＩＥ等のドライエッチングにより形成する
（図３（ｃ））。
【００２４】次に、図３（ｄ）に示すように、スパッタ
蒸着によりＩＴＯを全面に約１５０ｎｍの厚さに形成
し、塩酸（ＨＣｌ）によるウェットエッチングによって
ＩＴＯ画素電極３１を形成する。このようにして、ＴＦ
Ｔ６を表面に形成した基板側にマイクロレンズ２６ａを
組み込んだＬＣＤパネルを得る。
【００２５】図４は本発明に係る画素部分の平面図を示
す。図４によれば、画素電極１０は、ｐｏｌｙ−Ｓｉ領
域２０ａ、ｐｏｌｙ−Ｓｉゲートライン２２で構成され
たＴＦＴ９で駆動され、ＴＦＴ６はまたＡｌ信号ライン
２８と接続されている。なお、上記図２、図３は図４の
Ｉ−Ｉ線断面図となっている。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロレンズによってブラックマトリクス部に吸収さ
れる光を防止できるため、白表示の際に高コントラスト
比を得ることができる。また、マイクロレンズの形成は
ＴＦＴの層間絶縁膜であるＰＳＧをエッチング加工によ
り行なうことができるため、従来の工程にほぼ沿って容
易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＬＣＤパネル構造の一実施例を示す部
分概略断面図である。
【図２】本発明に係るｐｏｌｙ−Ｓｉ ＴＦＴを有し且
つマイクロレンズを形成した基板を製造する前半工程断
面図である。
【図３】図２に示した工程に続く後半工程断面図であ
る。
【図４】本発明に係る画素部分の平面図である。
【図５】従来のＬＣＤパネル構造を説明するための部分
概略断面図である。
【符号の説明】 １ カラーフィルタ層 ２ ブラックマトリクス層 ３ａ，３ｂ 石英基板 ４ 液晶層 ５ 共通電極 ６ ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） ７ 第１ＰＳＧ層 ８ 第２ＰＳＧ層 １０ 画素電極 １１ａ，１１ｂ 偏光板 １２ バックライトモジュール １３ 光 ２０ ｐｏｌｙ−Ｓｉ層 ２０ａ ｐｏｌｙ−Ｓｉ領域 ２１ ゲート酸化膜 ２２ ｐｏｌｙ−Ｓｉゲートライン ２４ ソース・ドレイン（Ｓ／Ｄ）領域 ２５ レジストマスク ２６ レンズ状ＰＳＧ膜 ２６ａ マイクロレンズ ２７ 第１コンタクトホール ２８ Ａｌ信号ライン ２９ 第２ＰＳＧ膜 ３０ 第２コンタクトホール ３１ ＩＴＯ画素電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/1368 G02F 1/1333 505 G02F 1/1335

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マトリクス状に配列された画素電極と、
    前記画素電極を駆動する能動スイッチング素子と、前記
    能動スイッチング素子上に形成された層間絶縁膜とを有
    するアクティブマトリクス基板と、 前記アクティブマトリクス基板と対向する対向基板と、 前記アクティブマトリクス基板と前記対向基板との間に
    挟持された液晶層とからなる液晶表示装置であって、 前記アクティブマトリクス基板と前記画素電極との間に
    前記能動スイッチング素子と同一面上で前記能動スイッ
    チング素子上に形成された層間絶縁膜と同一の絶縁膜か
    らなるマイクロレンズを形成したことを特徴とする液晶
    表示装置。
  2. 【請求項２】 基板上に能動スイッチング素子を形成す
    る工程と、 前記能動スイッチング素子上に層間絶縁膜を形成する工
    程とを含む液晶表示装置の製造方法であって、 前記層間絶縁膜を形成する工程が、層間絶縁膜の形成と
    同時にマイクロレンズを形成する工程を有することを特
    徴とする液晶表示装置の製造方法。
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