JPH09292628A

JPH09292628A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH09292628A
Application number: JP10542096A
Authority: JP
Inventors: Ken Kanamori; 謙金森; Naoyuki Shimada; 尚幸島田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】カラーフィルター基板の遮光膜を形成するに
は、遮光膜の積層およびパターニング等の工程が必要で
あり、コストアップの要因の一つとなっている。また、
単純に遮光膜をなくしただけでは、異なる色版の隙間か
らアクティブマトリクス基板側のソース配線の表面が見
え、これが光を反射し、結果としてディスプレイの反射
率を高めてしまうという問題点がある。【解決手段】ソース、ゲート配線、ＴＦＴ素子が設け
られ、画素電極２４とソース配線２２、ゲート配線が層
間絶縁膜２５を介して重るように形成されたアクティブ
マトリクス基板３と、カラーフィルター基板５と液晶６
０からなる液晶表示装置１において、異なる色層５１、
５２の画素電極２４の境界部に、ソース配線２２の上層
に、チッ化タンタルから成り、遮光膜となるソース配線
上層膜２３を形成し、配線の上層を黒色化する。カラー
フィルター基板５に遮光膜はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリクス状に配
列された画素電極にスイッチング素子を介して駆動信号
を印加することにより、表示を行う液晶表示装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、高コントラストの表示
が可能であるため、コンピューターの表示画面、携帯用
ＴＶ、プロジェクターのライトバルブ等の幅広い用途に
使用され、より一層の品質の向上、用途の拡大が期待さ
れるデバイスである。

【０００３】画素電極を選択駆動するスイッチング素子
として、ＴＦＴ素子、ＭＩＭ素子、ＭＯＳトランジスタ
素子、ダイオード等が一般に用いられている。画素電極
とその画素電極に対向する対向電極間に印加される電圧
をスイッチングすることにより、その間に表示媒体とし
て液晶、ＥＬ発光層、プラズマ発光体など介在させ、そ
の表示媒体の光学的変調が表示パターンとして視認され
る。

【０００４】競合する他のディスプレイを抑え、液晶表
示装置の市場をさらに拡大するための課題の一つとし
て、低消費電力化が挙げられる。これを解決する具体的
な方法として、表示装置の開口率（光が透過するエリア
の表示面に対する比）の向上がある。開口率を上げる
と、透過率が増加することになり、同じ明るさであれ
ば、バックライトの輝度を落とすことができる。すなわ
ち、低消費電力化が実現できる。

【０００５】この開口率向上の手段として、例えば、特
開平４−３０７５２１号公報に開示されているような
『ＰｉｘｅｌｏｎＰａｓｓｉｖａｔｉｏｎ構造（以
下、ＰＯＰ構造と称する）』の技術がある。これによ
り、ソース配線、ゲート配線上に画素電極を重合せるこ
とができるため、開口部を大きく取ることができる。

【０００６】以下に、そのＰＯＰ構造の構成を説明す
る。図７（ａ）は、アクティブマトリクス基板３の平面
図であり、図７（ｂ）は、ソース配線２２のＡ−Ａ断面
における断面図である。図７（ａ）において、アクティ
ブマトリクス基板３には、複数の画素電極２４がマトリ
クス状に設けられており、これらの画素電極２４の周囲
を通り互いに直交差するように、走査配線としてのゲー
ト配線２１、信号配線としてのソース配線２２が設けら
れている。これらのゲート配線２１とソース配線２２は
その一部が、図７（ｂ）に示すように層間絶縁膜２５を
介して、画素電極２４の外周部分と重なっている。画素
電極２４にはスイッチング素子が接続されている。簡略
のためスイッチング素子は図示していない。

【０００７】さらに、ソース配線２２のＡ−Ａ断面にお
ける断面図である図７（ｂ）を用いて説明する。アクテ
ィブマトリクス基板３の基板１０にゲート絶縁膜４１、
ソース配線２２を形成する。次に、ソース配線２２の上
から層間絶縁膜２５を形成し、その上にソース配線２２
の一部を重合せて画素電極２４を形成する。

【０００８】図７（ａ）に示すように、ゲート配線２１
とソース配線２２で囲まれた領域である開口部は、ゲー
ト配線２１、ソース配線２２の配線の幅に依存するのみ
で、従来の課題であった配線と画素電極２４のクリアラ
ンスによる開口率低下は解消される。このようにＰＯＰ
構造にすることより、開口部を大きく取ることができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようする課題】カラー表示を実現するた
めには、対向基板上に、カラーフィルターを形成する構
成が一般的である。図９に、遮光膜５０のあるカラーフ
ィルター基板５の平面図および断面図を示す。図８に、
遮光膜５０のあるカラーフィルター基板５を用いた液晶
表示装置の断面図を示す。一般的にソース配線２２およ
びゲート配線等の配線は金属で作られるため、表面は光
沢をもっている。即ち、可視光に対して反射率が高い。

【００１０】図８に示すように、遮光膜５０は混色や光
漏れを防ぐために形成している。その遮光膜５０を形成
するには、遮光膜５０の積層およびパターニング等の工
程が必要であり、コストアップの要因の一つとなってい
る。

【００１１】単純に遮光膜５０をなくしただけでは、色
層５１、５２の隙間からアクティブマトリクス基板３側
のソース配線２２の表面が見え、これが光を反射し、結
果としてディスプレイの反射率を高めてしまう。

【００１２】本発明の目的は、このＰＯＰ構造を利用し
て、カラーフィルター基板側の遮光膜を省略した液晶表
示装置を作ることにある。遮光膜を削減することによ
り、カラーフィルター基板の工程短縮ならびにコストダ
ウンを達成することができる。

【００１３】

【問題点を解決するための手段】本発明は、走査配線と
信号配線の交差部近傍にスイッチング素子が設けられ、
画素電極と走査電極および信号配線が絶縁膜を介して重
なるように形成されたアクティブマトリクス基板と、カ
ラーフィルターが形成された対向基板とが液晶層を挟ん
で対向配置された液晶表示装置において、色層の異なる
画素電極の境界部に位置する走査配線もしくは信号配線
の配線の上に、チッ化タンタルから成る膜が形成されて
いるを特徴とする。

【００１４】また、本発明は、走査配線と信号配線の交
差部近傍にスイッチング素子が設けられ、画素電極と走
査電極および信号配線が絶縁膜を介して重なるように形
成されたアクティブマトリクス基板と、カラーフィルタ
ーが形成された対向基板とが液晶層を挟んで対向配置さ
れた液晶表示装置において、色層の異なる画素電極の境
界部に位置する走査配線もしくは信号配線の配線が、チ
ッ化タンタルから成る膜で形成されていることを特徴と
する。

【００１５】また、本発明のチッ化タンタルから成る膜
は、ＴａとＮとの原子組成比が０．５から１．５である
ことを特徴とする。

【００１６】以下、本発明の作用を説明する。以上のよ
うに本発明によれば、チッ化タンタル膜をソース配線、
ゲート配線等の上層に形成し、ディスプレイの遮光膜と
して用いることにより、その配線は黒く見え、反射率が
低くなる。又、チッ化タンタル膜を低反射材として使用
する。上記のような構成により、反射率の低いディスプ
レイを提供することができる。

【００１７】また、チッ化タンタル膜でソース配線、ゲ
ート配線等を形成し、配線としても使用でき、さらにデ
ィスプレイの遮光膜として用いることにより、その配線
は黒く見え、反射率が低くなる。上記のような構成によ
り、反射率の低いディスプレイを提供することができ
る。

【００１８】また、遮光膜の積層およびパターニングの
手間が省けるため、その分コストダウンが達成できる。

【００１９】また、ＴａとＮとの原子組成比の範囲が
０．５〜１．５であれば、低反射材として、液晶表示装
置の遮光膜に用いることができ、反射率の低いディスプ
レイが提供できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）アクティブ素子にアモルファスＳｉ−Ｔ
ＦＴを用いる場合の実施の形態を図１、図２、図３を用
いて説明する。

【００２１】図１は液晶表示装置１のソース配線２２で
の断面図であり、図２はアクティブマトリクス基板３の
構造を示す図であり、図３はその液晶表示装置１の対向
基板であるカラーフィルター基板５の構造を示す図であ
る。

【００２２】図１、図２において、ガラス基板などの透
明絶縁性基板１０上に、ゲート電極３０および走査配線
としてのゲート配線２１を形成する。

【００２３】次に、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ な
どからなるゲート絶縁膜４１、半導体膜（ｉ−Ｓｉ、図
示せず）、ＳｉＮｘなどよりなるチャネル保護膜（図示
せず）を形成する。

【００２４】次に、ソース電極３１、ドレイン電極３
２、半導体層とのコンタクト層となるｎ＋Ｓｉ層を順次
成膜して形成する。また、ゲート電極形成時に付加容量
配線２７を形成してもよい。

【００２５】さらに、信号配線としてのソース配線２
２、ソース電極３１、ドレイン電極３２を、スパッタ法
により金属膜を順次成膜する。

【００２６】実施形態１は、カラーフィルター基板５に
遮光膜を設けずに、アクティブマトリクス基板３のソー
ス配線２２の上層を黒色化することである。次に、その
製造方法を説明する。

【００２７】実施形態１では、反応性スパッタリング装
置を使用した。ソース配線２２の材料として、Ｔａを用
いた。Ａｒ流量を６０ｓｃｃｍの条件で、ソース配線２
２となるＴａを０．２μｍから０．３μｍ積層する。

【００２８】続いて、Ａｒ流量を２０ｓｃｃｍ、Ｎ₂ 流
量を１４０ｓｃｃｍの条件で、ソース配線２２の上層に
ソース配線上層膜２３となるチッ化タンタル膜を０．０
２μｍから０．１μｍ積層する。上記のように作成した
ソース配線上層膜２３は、ＴａとＮから構成される。

【００２９】ここで、Ｎ₂ 流量は６０ｓｃｃｍ以上であ
れば、反射率が低く、実用に適する黒色の遮光膜である
ソース配線上層膜２３を得ることができる。

【００３０】ソース配線上層膜２３のＴａとＮとの原子
組成比は、０．５から１．５の範囲であることが望まし
い。この範囲であれば、ＴＦＴプロセスに適用でき、遮
光膜として用いることができる。実施形態１では、Ｔａ
とＮとの原子組成比がほぼ１の割合で形成している。

【００３１】続いて、ドライエッチング法を用いて、Ｔ
ａであるソース配線２２と、チッ化タンタル膜であるソ
ース配線上層膜２３を同時にパターニングした。チッ化
タンタル膜であるソース配線上層膜２３は導電性である
ので、配線の一部も兼ねている。その上に、層間絶縁
膜２５として感光性のアクリル樹脂をスピン塗布法によ
り、例えば３μｍの膜厚で形成する。この感光性のアク
リル樹脂を、所望のパターンに従って露光し、アルカリ
性の溶液によって現像処理する。これにより露光された
部分のみがアルカリ性の溶液によってエッチングされ、
層間絶縁膜２５を貫通するコンタクトホール２６などが
形成される。このときの保護膜パターンはＴＦＴのドレ
イン電極３２上にコンタクトホールを形成するものであ
る。次に、層間絶縁膜２５である樹脂をベークし硬化す
る。

【００３２】画素電極２４となる透明導電膜（実施形態
では、ＩＴＯ）を、層間絶縁膜２５の上からスパッタリ
ング法で形成し、パターニングする。ＰＯＰ構造とする
ため、画素電極２４は層間絶縁膜２５を介して、ゲート
配線２１およびソース配線上層膜２３にその縁部を重ね
合せた構成とする。また、コンタクトホール２６を介し
て画素電極２４は、ＴＦＴのドレイン電極３２と電気的
に接続されている。続いて、配向膜（図示せず）を形成
し、ラビング法で配向処理を行う。このようにして、ア
クティブマトリクス基板３を作製する。

【００３３】一方、対向基板であるカラーフィルター基
板５の製造方法を説明する。図３に示すように、ガラス
基板などの透明絶縁性基板１０上に、色層５１、５２、
５３を順に積層して、パターニングして形成する。続い
て、対向電極（図示せず）となるＩＴＯを表面にスパッ
タリング法で作成し、所定の形状にパターニングする。
続いて配向膜（図示せず）を形成し、ラビング法で配向
処理を行う。

【００３４】その後、図１に示すように、アクティブマ
トリクス基板３とカラーフィルター基板５を貼合せ、そ
の基板間に液晶６０を封入し、液晶表示装置１を作製す
る。

【００３５】本発明の効果を、本発明の構成である図１
と従来例の構成である図８を用いて比較する。従来例で
は、カラーフィルター基板として、図９の構造を持つカ
ラーフィルター基板５を用いた。液晶表示装置の利用者
に対して、遮光膜５０で反射光を防ぎ、表示の視認性を
あげている。

【００３６】一方、本発明では、カラーフィルター基板
５側に遮光膜５０がない代わりに、ソース配線上層膜２
３を設け、これにより、反射率を低下させ、表示の視認
性を向上している。

【００３７】両者の反射率を、入射光の波長によってグ
ラフ化したものが図５および図６である。

【００３８】実際に本発明の構造である遮光膜なし液晶
表示装置を試作して、パネルとしての反射率を測定した
ところ、偏光板無しで６％であった。現在、低反射用遮
光膜材として一般的に用いられている酸化クロムを使用
したカラーフィルターの場合、パネルの反射率は６％で
ある。

【００３９】可視光全域において、本発明の液晶表示装
置の反射率は、従来例に比べて遜色のない値を示してい
ることがわかる。

【００４０】実施形態１では、Ｔａからなるソース配線
２２の上層にチッ化タンタル膜からなるソース配線上層
膜２３を形成する構造を説明したが、原理的には、カラ
ーフィルター基板５側の色層５１、５２、５３の隙間に
対応するアクティブマトリクス基板３側にチッ化タンタ
ル膜を設ける構造とすることが、本発明の本質である。

【００４１】したがって、ゲート配線上で色層を切替え
る場合は、必然的にゲート配線の上層にチッ化タンタル
膜を形成すればよい。

【００４２】また、ソース配線２２、ゲート配線等の配
線はＴａ以外の金属、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒな
どの金属膜で形成してもよい。

【００４３】また、アクティブマトリクス基板側を表示
面とする場合、表示面の方から、ＴａＮ、Ｔａを順次積
層してやれば、同等の効果が得られる。

【００４４】（実施形態２）実施形態１では、ソース配
線を２層にした構造について説明したが、実施形態２で
は、ソース配線の配線全体をチッ化タンタル膜で構成し
た実施形態について説明する。

【００４５】図４は、液晶表示装置１のソース配線４４
での断面図である。ソース配線４４以外の構成は実施形
態１と同様であるので、アクティブマトリクス基板３の
構造も図２とし、カラーフィルター基板５の構造も図３
とする。アクティブ素子にアモルファスＳｉ−ＴＦＴを
用いた。

【００４６】図４、図２において、ガラス基板などの透
明絶縁性基板１０上に、ゲート電極３０および走査配線
としてのゲート配線２１を形成する。

【００４７】次に、ＳｉＮｘ、ＳｉＯ₂ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ な
どからなるゲート絶縁膜４１、半導体膜（ｉ−Ｓｉ、図
示せず）、ＳｉＮｘなどよりなるチャネル保護膜（図示
せず）を形成する。

【００４８】次に、ソース電極３１、ドレイン電極３
２、半導体層とのコンタクト層となるｎ＋Ｓｉ層を順次
成膜して形成する。また、ゲート電極形成時に付加容量
配線２７を形成してもよい。

【００４９】さらに、配線としてのソース配線４４、ソ
ース電極３１、ドレイン電極３２を、スパッタ法により
金属膜を順次成膜する。

【００５０】実施形態２は、カラーフィルター基板５に
遮光膜を設けずに、アクティブマトリクス基板３の配線
全体を黒色化することである。以下に、その製造方法を
説明する。

【００５１】実施形態２では、反応性スパッタリング装
置を使用した。ソース配線４４の材料として、ＴａＮを
用いた。Ａｒ流量を２０ｓｃｃｍ、Ｎ₂ 流量を１４０ｓ
ｃｃｍの条件で、ソース配線４４となるチッ化タンタル
膜を０．２μｍから０．４μｍ形成する。上記のように
作成したソース配線４４は、ＴａとＮから構成される。

【００５２】ここで、Ｎ₂ 流量は６０ｓｃｃｍ以上であ
れば、反射率が低く、実用に適する黒色の遮光膜である
ソース配線４４を得ることができる。

【００５３】ソース配線４４のＴａとＮとの原子組成比
は、０．５から１．５の範囲であることが望ましい。こ
の範囲であれば、ＴＦＴプロセスに適用でき、遮光膜と
して用いることができる。実施形態２では、ＴａとＮと
の原子組成比がほぼ１の割合で形成している。

【００５４】続いて、ドライエッチング法を用いて、チ
ッ化タンタル膜であるソース配線４４をパターニングし
た。チッ化タンタル膜であるソース配線４４は導電性で
あるので、配線も兼ねている。

【００５５】その上に、層間絶縁膜２５として感光性の
アクリル樹脂をスピン塗布法により、例えば３μｍの膜
厚で形成する。この感光性のアクリル樹脂を、所望のパ
ターンに従って露光し、アルカリ性の溶液によって現像
処理する。これにより露光された部分のみがアルカリ性
の溶液によってエッチングされ、層間絶縁膜２５を貫通
するコンタクトホール２６などが形成される。このとき
の保護膜パターンはＴＦＴのドレイン電極３２上にコン
タクトホールを形成するものである。次に、層間絶縁膜
２５である樹脂をベークし硬化する。

【００５６】画素電極２４となる透明導電膜（実施形態
では、ＩＴＯ）を、層間絶縁膜２５の上からスパッタリ
ング法で形成し、パターニングする。ＰＯＰ構造とする
ため、画素電極２４は、層間絶縁膜２５を介して、ゲー
ト配線２１およびソース配線４４にその縁部を重ね合せ
た構成とする。また、コンタクトホール２６を介して画
素電極２４は、ＴＦＴのドレイン電極３２と電気的に接
続されている。続いて、配向膜（図示せず）を形成し、
ラビング法で配向処理を行う。このようにして、アクテ
ィブマトリクス基板３を作製する。

【００５７】一方、対向基板であるカラーフィルター基
板５の製造方法を説明する。図３に示すように、ガラス
基板などの透明絶縁性基板１０上に、色層５１、５２、
５３を順に積層して、パターニングして形成する。続い
て、対向電極（図示せず）となるＩＴＯを表面にスパッ
タリング法で作成し、所定の形状にパターニングする。
続いて配向膜（図示せず）を形成し、ラビング法で配向
処理を行う。

【００５８】その後、図４に示すように、アクティブマ
トリクス基板３とカラーフィルター基板５を貼合せ、そ
の基板間に液晶６０を封入し、液晶表示装置１を作製す
る。

【００５９】本発明の効果を、本発明の構成である図４
と従来例の構成である図８を用いて比較する。従来例で
は、カラーフィルター基板５側として、図９の構造を持
つカラーフィルター基板を用いた。液晶表示装置の利用
者に対して、遮光膜５０で反射光を防ぎ、表示の視認性
をあげている。

【００６０】一方、本発明では、カラーフィルター基板
５側に遮光膜５０がない代わりに、ソース配線４４を設
け、これにより、反射率を低下させ表示の視認性を向上
している。

【００６１】両者の反射率を、入射光の波長によってグ
ラフ化したものが図５および図６である。

【００６２】実際に本構造である遮光膜なし液晶表示装
置を試作して、パネルとしての反射率を測定したとこ
ろ、偏光板無しで６％であった。現在、低反射用遮光膜
材として一般的に用いられている酸化クロムを使用した
カラーフィルターの場合、パネルの反射率は６％であ
る。

【００６３】可視光全域において、本発明の液晶表示装
置の反射率は、従来例に比べて遜色のない値を示してい
ることがわかる。

【００６４】実施形態２では、ソース配線４４をチッ化
タンタルからなる膜で形成する構造を説明したが、原理
的には、カラーフィルター基板５側の色層５１、５２、
５３の隙間に対応するアクティブマトリクス基板３側に
チッ化タンタル膜を設ける構造とすることが、本発明の
本質である。

【００６５】したがって、ゲート配線上で色層を切替え
る場合は、必然的にゲート配線をチッ化タンタル膜で形
成すればよい。

【００６６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、アクティ
ブマトリクス基板にチッ化タンタル膜をソース配線、ゲ
ート配線等の上層に形成し、ディスプレイの遮光膜とし
て用いることにより、その配線は黒く見え、反射率が低
くなる。チッ化タンタル膜を低反射材として使用する。
上記のような構成により、反射率の低いディスプレイを
提供することができる。

【００６７】また、チッ化タンタル膜でソース配線、ゲ
ート配線等を形成し、配線としても使用でき、さらにデ
ィスプレイの遮光膜として用いることにより、その配線
は黒く見え、反射率が低くなる。上記のような構成によ
り、反射率の低いディスプレイを提供することができ
る。

【００６８】また、遮光膜の積層およびパターニングの
手間が省けるため、その分コストダウンが達成できる。

【００６９】また、ＴａとＮとの原子組成比の範囲が
０．５〜１．５であれば、低反射材として、液晶表示装
置の遮光膜に用いることができ、反射率の低いディスプ
レイが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の液晶表示装置１の断面図である。

【図２】本発明のアクティブマトリクス基板３の構成を
示す図である。

【図３】実施形態１、２のカラーフィルター基板５の平
面図および断面図である。

【図４】実施形態２の液晶表示装置１の断面図である。

【図５】本発明の液晶表示装置の反射率の波長依存性を
示すグラフである。

【図６】従来の液晶表示装置の反射率の波長依存性を示
すグラフである。。

【図７】ＰＯＰ構造のアクティブマトリクス基板の平面
図および断面図である。

【図８】従来の液晶表示装置の断面図である。

【図９】従来のカラーフィルター基板の平面図および断
面図である。

【符号の説明】

１液晶表示装置３アクティブマトリクス基板５カラーフィルター基板１０基板２１ゲート配線２２４４ソース配線２３ソース配線上層膜２４画素電極２５層間絶縁膜２６コンタクトホール２７付加容量配線３０ゲート電極３１ソース電極３２ドレイン電極４１ゲート絶縁膜５０遮光膜５１５２５３色層６０液晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査配線と信号配線の交差部近傍にスイ
ッチング素子が設けられ、画素電極と走査電極および信
号配線が絶縁膜を介して重なるように形成されたアクテ
ィブマトリクス基板と、カラーフィルターが形成された
対向基板とが液晶層を挟んで対向配置された液晶表示装
置において、色層の異なる画素電極の境界部に位置する走査配線もし
くは信号配線の配線の上に、チッ化タンタルから成る膜
が形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】走査配線と信号配線の交差部近傍にスイ
ッチング素子が設けられ、画素電極と走査電極および信
号配線が絶縁膜を介して重なるように形成されたアクテ
ィブマトリクス基板と、カラーフィルターが形成された
対向基板とが液晶層を挟んで対向配置された液晶表示装
置において、色層の異なる画素電極の境界部に位置する走査配線もし
くは信号配線の配線が、チッ化タンタルから成る膜で形
成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】チッ化タンタルから成る膜は、ＴａとＮ
との原子組成比が０．５から１．５であることを特徴と
する請求項１および２記載の液晶表示装置。