JPH086068A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補助容量を確保しつつ輝度が高い液晶表示装
置を提供することを目的とする。 【構成】 液晶駆動回路基板２０と対向基板２３との間
に液晶２４が挿入されている。液晶駆動回路基板２０上
のアドレス配線およびアドレス配線より引き伸ばして形
成されたゲ−ト電極１１ａ上に陽極酸化膜１１ｂが、補
助容量配線１８上に陽極酸化膜１８ｂが形成されてい
る。陽極酸化膜１８ｂの厚さは陽極酸化膜１１ｂの厚さ
よりも薄くなっている。

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に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、一定の距離を隔てて対
向して配置された液晶駆動回路基板と対向基板の一対の
基板間に液晶を配置して構成される。このような液晶表
示装置においては、液晶駆動回路基板上の画素部に画素
電極が形成され、この画素電極によって液晶への電圧の
印加が行われる。特に近年ではアクティブ・マトリクス
型の表示方式に使用される液晶表示装置として、液晶駆
動回路基板上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などのスイ
ッチング素子が実装された液晶表示装置が開発され実用
化されている。

【０００３】スイッチング素子としてＴＦＴを備えた従
来の液晶駆動回路基板の１画素分の上面図を図５に示
す。また図５の破線ＡＢで切った液晶表示装置の断面を
紙面の右斜め下方向から見た断面図を図６に示す。

【０００４】図５・６の液晶駆動回路基板においては、
基板１０上にアドレス配線１１から引き伸ばして形成さ
れたゲ−ト電極１１ａとアドレス配線１１・ゲ−ト電極
１１ａを陽極酸化することにより形成され絶縁膜として
用いられる陽極酸化膜１１ｂが積層されている。またゲ
−ト絶縁膜１７を介しアドレス配線１１と交差して形成
されたデ−タ配線１２から引き伸ばしてドレイン電極１
３ａが形成されている。ゲ−ト絶縁膜１７上の陽極酸化
膜１１ｂと対応する位置およびその周辺部には第１の半
導体層１４ａが形成され、第１の半導体層１４ａ上の陽
極酸化膜１１ｂと対応する位置にはチャネル保護膜１５
が形成されている。また第１の半導体層１４ａ上には不
純物濃度の高い第２の半導体層１４ｂが形成されてい
る。第２の半導体層１４ｂ上には上述したドレイン電極
１３ａと、ソ−ス電極１３ｂが形成されている。以上の
ようにして形成されたスイッチング素子として用いられ
る薄膜トランジスタ１９を除いた部分のゲ−ト絶縁膜１
７上に画素電極１６が形成されており、画素電極１６を
横断する形でゲ−ト絶縁膜１７の下に補助容量配線１８
と補助容量配線１８を陽極酸化することにより形成され
絶縁膜として用いられる陽極酸化膜１８ｂが積層されて
いる。このようにして液晶駆動回路基板２０が形成され
る。

【０００５】また図６に示すように液晶駆動回路基板２
０と一定の距離を隔てて対向して基板２１と共通電極２
２とを備えた対向基板２３が配置され、液晶駆動回路基
板２０と対向基板２３との間には液晶２４が挿入されて
いる。

【０００６】このようなアクティブ・マトリクス型の液
晶表示装置では電荷が画素容量に保持される。この画素
容量は普通、液晶そのものであるが、これだけでは値が
小さく保持動作が不十分であったり、寄生容量の影響を
受けることが多い。これは画像表示におけるちらつきの
原因となる。これを防止するために補助容量Ｃが設けら
れる。補助容量は補助容量配線１８上に、陽極酸化膜１
８ｂ、ゲ−ト絶縁膜１７を介して画素電極１６が重なっ
て形成されることによって発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来の液晶駆
動回路基板においては、アドレス配線１１・ゲ−ト電極
１１ａ上の陽極酸化膜１１ｂと補助容量配線１８上の陽
極酸化膜１８ｂとの膜厚が同じである。

【０００８】これは同一の陽極酸化工程によって同じ膜
厚で形成することで製造工程の簡素化を図るのが普通で
あり、その膜厚が薄くなりすぎると原因は不明ながら動
作中に劣化が生じて動作不良となるため、アドレス配線
とデ−タ配線とがショ−トしないために算出される安全
性を見込んで３００ｎｍ以上の同じ膜厚で形成していた
からである。

【０００９】われわれは種々の検討を行ったところ、こ
れらの陽極酸化膜１１ｂ・１８ｂに印加される電圧値が
高くなるにしたがって、この劣化が進行することをつき
とめた。

【００１０】以上に述べたように従来の液晶表示装置に
おいては、ゲ−ト電極上の陽極酸化膜と補助容量配線上
の陽極酸化膜との厚さの最適値についての検討はほとん
どされてなく、安全性を見込んで決定される厚い膜厚を
採用していた。そのため、画素電極に補助容量配線を広
い面積にわたって重ねることで十分な補助容量を確保す
ることができるものの、逆に画素電極の画素として働く
面積が小さくなり、輝度向上を図れないという問題があ
った。

【００１１】本発明は上記の問題を解決し、ゲ−ト電極
上の陽極酸化膜と補助容量配線上の陽極酸化膜との厚さ
を最適化することで、補助容量を確保しつつ輝度が高い
液晶表示装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに本発明は、第１の基板と、この第１の基板上で互い
に交差して形成されたアドレス配線およびデ−タ配線
と、このアドレス配線の表面に形成された第１の陽極酸
化膜と、前記第１の基板上に形成された補助容量配線
と、この補助容量配線の表面に形成され前記第１の陽極
酸化膜よりも膜厚の薄い第２の陽極酸化膜と、前記アド
レス配線が延在して形成されたゲ−ト電極上に前記第１
の陽極酸化膜を介して形成された活性領域およびこの活
性領域の両側に形成されたソ−ス・ドレイン領域を備え
このソ−ス・ドレイン領域の一方が前記デ−タ線に接続
されたスイッチングトランジスタと、前記基板上で前記
第２の陽極酸化膜を介して一部が前記補助容量配線に重
ねて形成され前記ソ−ス・ドレイン領域の他方に接続さ
れた画素電極と、前記第１の基板に対向して配置された
第２の基板と、この第２の基板の前記第１の基板と向か
い合う側に形成された共通電極と、前記第２の基板と前
記第１の基板との間に挿入された液晶とを具備すること
を特徴とする液晶表示装置を提供する。

【００１３】

【作用】本発明によれば、アドレス配線（ゲ−ト電極）
上に形成された第１の陽極酸化膜と補助容量配線上に形
成された第２の陽極酸化膜との膜厚の関係が、印加され
る電圧の大小関係に応じて、第２の陽極酸化膜のほうが
膜厚が薄くなるように最適化を図った。補助容量は絶縁
膜の面積に比例し、厚さに反比例するため、本発明の液
晶表示装置は従来の液晶表示装置と同じ補助容量を確保
しつつ第２の陽極酸化膜の面積を小さくすることができ
る。このため補助容量配線の画素電極との重なりを小さ
くすることができ、画素電極の画素として働く面積を大
きくできるので輝度を高くできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１に本
発明の一実施例の液晶表示装置の断面図を示す。この液
晶表示装置の液晶駆動回路基板は上面から見た場合、図
５と同じようになり図１は図５の破線ＡＢで切った断面
を紙面の右斜め下方向から見た断面図である。

【００１５】図１においては、第１のガラス基板として
のガラス基板１０上にＡｌより構成されるアドレス配線
１１（図示せず）から引き伸ばして、つまり延在して形
成されたゲ−ト電極１１ａと、アドレス配線１１・ゲ−
ト電極１１ａを陽極酸化することにより形成され、後述
するゲ−ト絶縁膜１７と共に絶縁膜として用いられる１
４０ｎｍの厚さのＡｌ₂ Ｏ₃ の陽極酸化膜１１ｂが積層
されている。また酸化シリコンが３５０ｎｍで構成され
るゲ−ト絶縁膜１７を介しアドレス配線１１と交差して
形成されたＡｌより構成されるデ−タ配線１２（図示せ
ず）から引き伸ばしてドレイン電極１３ａが形成されて
いる。ゲ−ト絶縁膜１７上の陽極酸化膜１１ｂと対応す
る位置およびその周辺部にはアモルファスシリコン（ａ
−Ｓｉ）から構成される５０ｎｍの厚さの第１の半導体
層１４ａが形成され、第１の半導体層１４ａ上の陽極酸
化膜１１ｂと対応する位置には窒化シリコンから構成さ
れる４００ｎｍの厚さのチャネル保護膜１５が形成され
ている。また第１の半導体層１４ａ上には不純物濃度の
高いｎ⁺ ａ−Ｓｉから構成される２０ｎｍの厚さの第２
の半導体層１４ｂが形成されている。第２の半導体層１
４ｂ上には上述したドレイン電極１３ａと、Ａｌより構
成されるソ−ス電極１３ｂが形成されている。ゲ−ト電
極１１ａ上の半導体層１４ａが活性領域となる。以上の
ようにして形成されたスイッチング素子として用いられ
る薄膜トランジスタ１９を除いた部分のゲ−ト絶縁膜１
７上にＩＴＯより構成される１００ｎｍの厚さの画素電
極１６が形成されており、画素電極１６を横断する形で
ゲ−ト絶縁膜１７の下にＡｌより構成される補助容量配
線１８と補助容量配線１８を陽極酸化することにより形
成され絶縁膜として用いられる７０ｎｍの厚さのＡｌ₂
Ｏ₃ の陽極酸化膜１８ｂが積層されている。以上のよう
にして液晶駆動回路基板２０が形成される。

【００１６】また液晶駆動回路基板２０と１０μｍの距
離を隔てて対向して、第２の基板としてのガラス基板２
１と、ＩＴＯより構成される１００ｎｍの厚さの共通電
極２２とを備えた対向基板２３が配置され、液晶駆動回
路基板２０と対向基板２３との間には液晶２４が挿入さ
れている。

【００１７】この実施例の液晶回路基板２０はアドレス
配線１１・ゲ−ト電極１１ａ上の陽極酸化膜１１ｂと補
助容量配線１８上の陽極酸化膜１８ｂの膜厚が異なり、
陽極酸化膜１８ｂの膜厚の方が薄い。これは陽極酸化の
条件が陽極酸化膜１１ｂと陽極酸化膜１８ｂで異なるた
めである。以下にその理由を説明する。

【００１８】図２に本実施例の液晶駆動回路基板２０に
おける、アドレス配線１１と補助容量配線１８のみの配
置を表す上面概略図を示す。この図は陽極酸化膜を形成
する前の図である。

【００１９】基板１０上にアドレス配線１１と補助容量
配線１８とが交互に形成され、Ｃで示す破線に囲まれた
画像表示領域の外でアドレス配線１１どうしと補助容量
配線１８どうしが互いに接続されている。接続されたア
ドレス配線１１・補助容量配線１８はそれぞれＡｌより
構成される陽極酸化電極２７・２８に接続され、陽極酸
化電極２２・２３にはそれぞれ陽極酸化を行う工程時に
電源２９・３０が接続されている。

【００２０】アドレス配線１１と補助容量配線１８とが
異なる陽極酸化電極に接続されているため、アドレス配
線１１と補助容量配線１８の陽極酸化の条件を異なった
ものにすることができる。このため、ある程度厚い膜厚
が要求される陽極酸化膜１１ｂの膜厚を厚く、薄い膜厚
でも良く、薄くしたほうが開口率の向上につながる陽極
酸化膜１８ｂの膜厚を陽極酸化膜１１ｂの膜厚よりも薄
くすることができる。

【００２１】ところでＡｌに関しては電圧１Ｖについて
１．４ｎｍの陽極酸化膜の成長が確認されている。また
その誘電率εは８．７である。本実施例の場合アドレス
配線１１に１００Ｖの電圧、補助容量配線１８に５０Ｖ
の電圧を印加することによって、それぞれ１４０ｎｍ・
７０ｎｍの陽極酸化膜１１ｂ・１８ｂを形成したことに
なる。

【００２２】ここで陽極酸化膜１８ｂを１４０ｎｍ形成
した場合と本実施例とで補助容量の面積がどの程度違う
かをを比較してみる。ゲ−ト絶縁膜１７を形成している
酸化シリコンの誘電率εは４．２であるからこれを考慮
して、ゲ−ト絶縁膜１７と陽極酸化膜１８ｂとで形成さ
れる補助容量を同一にすると、本実施例では補助容量の
面積が１０％少なくなる。従来の液晶表示装置の補助容
量の面積は基板全体の面積に対して５％程度であったの
で、本実施例の液晶表示装置は従来の液晶表示装置に比
べて開口率が０．５％程度向上する。開口率の向上と輝
度の向上はほぼ１対１で対応するので、輝度も０．５％
程度向上する。

【００２３】次に本発明の他の実施例の液晶表示装置を
表す断面図を図３に示す。この液晶表示装置の液晶駆動
回路基板も上面から見た場合、図５と同じようになり図
３は図５の破線ＡＢで切った断面を紙面の右斜め下方向
から見た断面図である。また図３では図１と同じ部分に
は同じ番号を付けてある。

【００２４】この実施例が上述した実施例と異なる点
は、画素電極１６上にゲ−ト絶縁膜１７が形成されてい
ない点である。このような構造はアドレス配線１１と補
助容量配線１８を形成してから陽極酸化を行って陽極酸
化膜１１ｂ・１８ｂを形成した後に、画素電極１６を形
成し、それからゲ−ト絶縁膜１７を形成することによっ
て作られる。画素電極１６上に形成されるゲ−ト絶縁膜
１７は後の工程で除去される。

【００２５】この実施例では補助容量が陽極酸化膜１８
ｂによってのみ形成される。先程の実施例と同様に、陽
極酸化膜１８ｂを１４０ｎｍ形成した場合と本実施例の
陽極酸化膜の厚さが７０ｎｍの場合とを比べると、本実
施例では補助容量の面積が５０％少なくなる。この結
果、輝度が２．５％程度向上する。

【００２６】以上の実施例ではアドレス配線１１・デ−
タ配線１２・補助容量配線１８をＡｌで形成したが、こ
の代わりにＴａで形成することもできる。この場合、陽
極酸化膜１１ｂ・１８ｂはＴａ₂ Ｏ₅ となる。ＴａはＡ
ｌよりも誘電率が大きいので、同一の補助容量を実現す
るために必要な補助容量の面積がＡｌよりも少なくてす
む。ただしＴａはＡｌよりも高抵抗である。この点を考
慮すると、Ｔａを用いるよりもＡｌを用いるほうが好ま
しい。

【００２７】また図２において陽極酸化を行うときのア
ドレス配線１１と補助容量配線１８の配置を示したが、
図４に示すような配置にしても良い。図４では図２と同
じ部分には同じ番号を付けてあり、Ｃで示す破線に囲ま
れた部分は図２と同様に画像表示領域を表す。図４に示
す配置は図１の断面図で示す実施例、図３の断面図で示
す実施例どちらにも使用できる。また図２に示す配置に
ついても同様である。

【００２８】以上に示した実施例では基板１０、２１に
ガラスを用いたが、石英などを用いても良い。また以上
に示した実施例ではゲ−ト絶縁膜１７を設けたが、これ
を設けなくても陽極酸化膜１１ｂを厚く形成すれば動作
可能である。

【００２９】以上に示した実施例ではゲ−ト絶縁膜１７
に酸化シリコンを用いたが、窒化シリコン、あるいは酸
化シリコンと窒化シリコンとを積層したものを用いても
良い。その膜厚は３００〜５００ｎｍが好ましい。

【００３０】半導体層１４にはａ−Ｓｉとｎ⁺ ａ−Ｓｉ
とを積層したものを用いたが、ａ−Ｓｉにド−ピングを
行って上部をｎ⁺ ａ−Ｓｉとしたものを用いても良い
し、ａ−Ｓｉと微結晶シリコン（μｃ−Ｓｉ）とを積層
したものを用いても良い。さらにａ−Ｓｉの上部に金属
シリサイドを形成しても良い。またＳｉの代わりにＳｉ
ＧｅやＧｅを用いても良い。その膜厚は１０〜１００ｎ
ｍが好ましい。

【００３１】またチャネル保護膜１５として窒化シリコ
ンを用いたが、酸化シリコンを用いても良い。その膜厚
は２００〜５００ｎｍが好ましい。またドレイン電極１
３ａ・ソ−ス電極１３ｂを形成する際に、ゲ−ト電極１
１ａをマスクとしてドレイン電極１３ａ・ソ−ス電極１
３ｂを形成しゲ−トとソ−ス・ドレインの重なりをなく
す、いわゆる自己整合型のＴＦＴとしても良い。

【００３２】また以上の実施例ではスイッチング素子と
して、チャネル保護膜のある、いわゆるチャネル保護膜
型のＴＦＴを用いたが、この代わりにチャネル保護膜の
ないチャネル・エッチ型のＴＦＴを用いることもでき
る。また以上の実施例では画素電極１６、共通電極２２
としてＩＴＯを用いたが、Ｉｎ₂ Ｏ、ＺｒＯを用いるこ
ともできる。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
補助容量を確保しつつ輝度が高い液晶表示装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る液晶表示装置の一画
素分の断面図。

【図２】 本発明の一実施例に係る液晶駆動回路基板の
上面概略図。

【図３】 本発明の他の実施例に係る液晶表示装置の一
画素分の断面図。

【図４】 本発明の一実施例に係る液晶駆動回路基板の
上面概略図。

【図５】 従来の液晶駆動回路基板の一画素分の上面
図。

【図６】 従来の液晶表示装置の一画素分の断面図。

【符号の説明】

１０、２１…基板 １１…アドレス配線 １１ａ…ゲ−ト電極 １１ｂ…陽極酸化膜 １２…デ−タ配線 １３ａ…ドレイン電極 １３ｂ…ソ−ス電極 １４…半導体層 １５…チャネル保護膜 １６…画素電極 １７…ゲ−ト絶縁膜 １８…補助容量配線 １８ｂ…陽極酸化膜 １９…薄膜トランジスタ ２０…液晶駆動回路基板 ２２…共通電極 ２３…対向基板 ２４…液晶 ２５、２７、２８…陽極酸化電極 ２６、２９、３０…電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の基板と、 この第１の基板上で互いに交差して形成されたアドレス
   配線およびデ−タ配線と、 このアドレス配線の表面に形成された第１の陽極酸化膜
   と、 前記第１の基板上に形成された補助容量配線と、 この補助容量配線の表面に形成され前記第１の陽極酸化
   膜よりも膜厚の薄い第２の陽極酸化膜と、 前記アドレス配線が延在して形成されたゲ−ト電極上に
   前記第１の陽極酸化膜を介して形成された活性領域およ
   びこの活性領域の両側に形成されたソ−ス・ドレイン領
   域を備えこのソ−ス・ドレイン領域の一方が前記デ−タ
   線に接続されたスイッチングトランジスタと、 前記基板上で前記第２の陽極酸化膜を介して一部が前記
   補助容量配線に重ねて形成され前記ソ−ス・ドレイン領
   域の他方に接続された画素電極と、 前記第１の基板に対向して配置された第２の基板と、 この第２の基板の前記第１の基板と向かい合う側に形成
   された共通電極と、 前記第２の基板と前記第１の基板との間に挿入された液
   晶とを具備することを特徴とする液晶表示装置。