JP2003241210A - 液晶表示装置及びその製造方法とプロジェクタ装置 - Google Patents
液晶表示装置及びその製造方法とプロジェクタ装置Info
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Abstract
となく、透明画素電極の薄膜化を実現して、液晶パネル
の透過率の改善を図る。 【解決手段】 液晶表示装置は、互いに対向して配置さ
れた2枚の基板と、両基板の間隙に保持された液晶と、
一方の基板に設けられかつ配向膜で覆われた共通電極
と、他方の基板にマトリックス状に配置されかつ配向膜
で覆われた透明導電膜4aからなる複数の画素電極4
と、各画素電極4にコンタクト部CONを介してそれぞ
れ接続されたスイッチング素子とを有する。透明導電膜
4aを含むコンタクト部CONの層厚dcが、透明導電
膜4bからなる画素電極4の開口部Wの層厚dwよりも
大きい。
Description
の製造方法と、液晶表示パネルを用いたプロジェクタ装
置に関する。より詳しくは、アクティブマトリクス型の
液晶表示パネルに形成される画素電極及びその接続構造
に関する。
例を簡単に説明する。図示する様に、液晶表示装置はガ
ラスなどからなる一対の透明基板1,2を互いに接合し
たパネル構造となっている。両基板1,2の間には電気
光学物質である液晶3が保持されている。上側の対向基
板2の内表面には、透明導電膜からなる共通電極12
と、その表面を覆う配向膜14とが形成されている。下
側の駆動基板1には、同じく透明導電膜からなる画素電
極4と、これをスイッチング駆動するTFT(薄膜トラ
ンジスタ)とが形成されている。個々の画素電極4と対
応するTFTは、コンタクト部CONを介して接続され
ている。
膜6を介して多結晶シリコンなどからなる半導体薄膜7
を重ねた積層構造となっている。ゲート電極5は図示し
ない走査線に接続されている。半導体薄膜7は、ゲート
電極5の直上に位置するチャネル領域と、その両側で不
純物が注入されたソース領域及びドレイン領域とに分か
れている。係る構成を有するTFTは層間絶縁膜9で覆
われている。この層間絶縁膜9の上にはソース電極Sと
ドレイン電極Dが形成されており、各々TFTのソース
領域とドレイン領域に電気接続されている。尚、ソース
電極Sは図示しない信号線に接続されている。ドレイン
電極Dやソース電極Sなどの配線及びTFTの凹凸を埋
める様に、平坦化膜10が形成されている。この平坦化
膜10の上に前述した画素電極4が形成されている。こ
の画素電極4の表面は配向膜11で被覆されている。画
素電極4は前述したコンタクト部CON及びドレイン電
極Dを介して、TFTのドレイン領域に電気接続されて
いる。
ルは透過型であり、例えばプロジェクタ装置のライトバ
ルブに用いられる。透過型のパネルは、ガラスなどから
なる基板、ITOなどの透明導電膜からなる電極、電気
光学物質としての液晶、液晶の配向制御を行なう配向膜
などが基本的に透明である。特に、プロジェクタなどに
応用する場合、液晶パネル全体としての透過率はスクリ
ーン輝度などの関係から、なるべく高いことが好まし
い。しかしながら、上述した透明な部材を多層に重ねた
場合、層間で光が透過する際に多重干渉を起し、透過率
が低下することがある。多重干渉を抑制する為に、共通
電極や画素電極を構成する透明導電膜の厚みを可能な限
り小さくすることが有効である。又、画素電極の厚みを
小さくすることで段差が緩和され、液晶の配向制御が乱
される恐れも少なくなる。
ることで、透過率の改善や配向不良の抑制に効果があ
る。しかしながら、透明画素電極の薄膜化を進めると、
画素電極とTFTを電気的に接続するコンタクト部が断
線する懸念があり、現在の技術では画素電極を例えば7
0nm以下にすることが実現不可能であった。その為、
透過率改善の手段として、画素電極の周辺を遮光してい
るブラックマスクを可能な限り縮小化して、開口率の増
加を図っている。しかしながら、液晶パネルの小型化が
進み画素ピッチが小さくなるに連れ、開口率の増加は困
難になってきており、他の手段でパネルの透過率を向上
させることが急務となっている。
題に鑑み、本発明はコンタクト部の電気接続の信頼性を
損なうことなく、透明画素電極の薄膜化を実現して、液
晶パネルの透過率の改善を図ることを目的とする。係る
目的を達成するために以下の手段を講じた。即ち、互い
に対向して配置された2枚の基板と、両基板の間隙に保
持された液晶と、一方の基板に設けられかつ配向膜で覆
われた共通電極と、他方の基板にマトリクス状に配置さ
れかつ配向膜で覆われた透明導電膜からなる複数の画素
電極と、各画素電極にコンタクト部を介してそれぞれ接
続されたスイッチング素子と、前記他方の基板に各画素
電極の開口部を避けてマトリクス状に配置された走査線
および信号線とを有し、各画素電極が対応する走査線お
よび信号線に該スイッチング素子を介してそれぞれ接続
されてなる液晶表示装置において、該透明導電膜を含む
コンタクト部の層厚が、該透明導電膜からなる画素電極
の開口部の層厚よりも大きい事を特徴とする。好ましく
は、該透明導電膜からなる画素電極の開口部の層厚が7
0nmより薄い。又、該透明導電膜からなる画素電極の
開口部のシート抵抗は100kΩ以下である。一態様で
は、前記コンタクト部の層厚は、該画素電極の開口部と
同様に透明導電膜のみからなる。又、前記液晶は、液晶
分子長軸が両基板間でほぼ90度連続的に捩れたネマテ
ィック液晶である。又、前記液晶は、その厚みdと複屈
折率異方性△nとの積△n・dが0.35μmよりも大
きく、0.50μmより小さい。又、前記液晶は、その
厚みが4μm以下である。加えて、前記画素電極の大き
さが5μmから50μmである。
りでなく、その製造方法も包含している。即ち、互いに
対向して配置された2枚の基板と、両基板の間隙に保持
された液晶と、一方の基板に設けられかつ配向膜で覆わ
れた共通電極と、他方の基板にマトリクス状に配置され
かつ配向膜で覆われた透明導電膜からなる複数の画素電
極と、各画素電極にコンタクト部を介してそれぞれ接続
されたスイッチング素子と、前記他方の基板に各画素電
極の開口部を避けてマトリクス状に配置された走査線お
よび信号線とを有し、各画素電極が対応する走査線およ
び信号線に該スイッチング素子を介してそれぞれ接続さ
れてなる液晶表示装置の製造方法において、該透明導電
膜を含むコンタクト部の層厚を、該透明導電膜からなる
画素電極の開口部の層厚よりも大きく形成する事を特徴
とする。一態様では、該コンタクト部のみに下地の導電
膜を形成した後、該コンタクト部及び該開口部の両方に
亘って、該透明導電膜を形成する。他の態様では、該コ
ンタクト部及び該開口部の両方に亘って該透明導電膜を
形成した後、該開口部に形成された透明導電膜のみをエ
ッチング又は研磨で薄く加工する。
置において、透明導電膜を含むコンタクト部の層厚が、
透明導電膜からなる画素電極の開口部の層厚よりも大き
い。この様に、コンタクト部の層厚を大きく取ること
で、画素電極とスイッチング素子との間の電気接続の信
頼性を確保することができる。一方、ブラックマスクな
どで囲まれた画素電極の開口部では、透明導電膜の層厚
を可能な限り小さくすることで、液晶パネルの透過率を
改善することができる。すなわち、画素電極とスイッチ
ング素子を電気接続するコンタクト部の断線を防止した
上で、画素電極の開口部の薄膜化を行ない、これにより
透過率を改善している。又、副次的に、画素電極の薄膜
化を行なうことで、段差が緩和され、これにより液晶の
配向不良を防止することが可能となり、コントラストの
向上にもつながる。
の形態を詳細に説明する。図1は本発明に係る液晶表示
装置の実施形態を示しており、(A)は模式的な平面
図、(B)は模式的な要部断面図である。(A)に示す
様に、本液晶表示装置は一対の透明な基板の間に液晶を
保持したパネル構造となっている。一方の基板にはIT
Oなどの透明導電膜からなる画素電極4がマトリクス状
にパタニング形成されている。個々の画素電極4はコン
タクト部CONを介して対応するスイッチング素子(図
示せず)に接続している。スイッチング素子としては、
例えば薄膜トランジスタを用いることができる。マトリ
クス状に配列した各画素電極4の周囲を遮光する様に、
格子状のブラックマスクBMが配されている。ブラック
マスクBMはコンタクト部CONを遮光する一方、画素
電極4の開口部Wから除かれている。格子状のブラック
マスクBMは、液晶を挟持する両基板の片方に、画素電
極4と整合して配されている。尚、画素電極4の寸法
は、一辺が5μm〜50μmとなっている。一方、コン
タクト部CONは、1μm角〜2μm角程度である。こ
の様に、画素電極4の微細化が進むと、ブラックマスク
BMの占有する面積が総体的に大きくなる為、透過率の
改善が緊急の解決課題となっている。
を表わしている。本実施形態では、コンタクト部CON
は、透明導電膜4aと下地の導電膜4bとからなる二層
構造となっている。下地導電膜4bはチタン、モリブデ
ン、タングステンなどの高融点金属材料を用いることが
できる。下地導電膜4bはコンタクト部CONの領域の
みに限定的に形成する。例えば、金属膜を所定の厚みに
スパッタリングなどで堆積した後、エッチングすること
で、コンタクト部CONのみに残す様にすればよい。下
地導電膜4bの厚みは例えば50nm程度である。尚、
下地導電膜4bは上述した金属材料に限られるものでは
なく、画素電極材料と同様にITOなどの透明導電膜を
用いてもよい。本実施形態では、下地導電膜4bとして
ITOを例えば50nm以上の膜厚で成膜している。
らなる透明導電膜4aを反応性スパッタなどで成膜す
る。下地導電膜4bと異なり、透明導電膜4aはコンタ
クト部CONばかりでなく、開口部Wにも及んでおり、
画素電極4を構成している。透明導電膜4aの厚みは、
例えば数nm〜40nmである。
膜4aと下地導電膜4bの二層構造となるのに対し、画
素電極の開口部は透明導電膜4aのみの単層構造とな
る。従って、透明導電膜4aを含むコンタクト部CON
の層厚dcは、透明導電膜4aからなる画素電極の開口
部の層厚dwよりも大きい。係る構成により、コンタク
ト部CONの断線故障を防止して信頼性を確保するとと
もに、開口部Wにおける透過率の改善を図っている。コ
ンタクト部CONにおいて、透明導電膜4aは下地導電
膜4b及び平坦化膜10に形成したコンタクトホールを
介してドレイン電極Dに電気接続している。透明導電膜
4aの厚みが小さくても、下地導電膜4bとの間では面
接続構造となっており、断線の恐れは少ない。一方、下
地導電膜4bは厚みを大きく取ってあるので、コンタク
トホールの段差部などでも、断線の恐れがない。
膜9を介して、下方の薄膜トランジスタに接続してい
る。ドレイン電極Dはアクリル樹脂などの平坦化膜10
で覆われている。前述した様に、下地導電膜4bはあら
かじめ平坦化膜10に形成したコンタクトホールを介し
て、ドレイン電極Dに電気接続している。より詳細な構
造は図6と同様である。
実施態様を示す模式図であり、特にコンタクト部回りの
断面構造を表わしている。図1の(B)に示した先の実
施態様と対応する部分には対応する参照番号を付して理
解を容易にしている。異なる点は、先の実施態様ではコ
ンタクト部が二層構造であるのに対し、本実施形態は開
口部と同じく単層構造となっていることである。係る電
極構造を形成する為、まず(A)に示す様に、平坦化膜
10の上にITOなどからなる透明導電膜4aをスパッ
タリングなどで全面的に形成する。成膜された透明導電
膜4aのコンタクト部CONにおける膜厚dc及び開口
部における膜厚dwは、共に70nm以上であり、14
0nmに達する場合もある。透明導電膜4aの成膜段階
では、dcとdwは共に等しく、70nmを超えてい
る。
れた透明導電膜4aのみをエッチング又は研磨で薄く加
工する。これにより、開口部での透明導電膜4aの厚み
dwのみが70nm以下となり、好適には数nm〜40
nmまで薄膜化される。エッチングで薄膜化する場合に
は、ドライエッチングとウェットエッチングのいずれで
も採用することができる。一方研磨の場合は、特にCM
Pが好適である。CMPは化学機械研磨の略称であり、
コンタクト部CONを除いて平坦化膜10の上に存在す
る透明導電膜4aを薄くすることができる。基本的に
は、ポリシングによる機械的な研磨であるが、これに化
学作用を有する研磨剤を用いることで、極めて平坦に研
磨することが可能である。研磨処理はコンタクトホール
に埋め込まれた透明導電膜4aの部分まで及ばない為、
コンタクト部CONにおける透明導電膜4aの層厚dc
はそのままCMPの後でも残されることになる。従っ
て、コンタクト部CONでの断線を防止することができ
る。一方、開口部では透明導電膜4aの厚みdwが数n
m〜40nmまで薄膜化されている為、透過率の改善に
つながる。又、エッチングで透明導電膜4aを画素電極
に加工する際もサイドエッチ量が少なくなる為、加工精
度も高くなる。
と、透過率との関係を示すグラフである。透過率は、膜
厚が140nmの時の値を100%とした相対メモリで
表わしてある。前述した様に、透過型の液晶パネルで
は、透明なガラス基板、透明電極、配向膜、液晶などが
重なった多層構造となっている。この為、層間で光が透
過する際に多重干渉を起し、透過率が減少する。多重干
渉の度合いは各透明層の厚みに依存している。図3のグ
ラフは、特に透明電極の厚みに依存した相対透過率の変
化を表わしている。グラフから明らかな様に、透明電極
の厚みを変化させると、透過率が約3%変化する。仮
に、透明電極の膜厚を130〜150nmもしくは、数
nmに設定すると、透過率が100%近くになる。そこ
で本発明では、画素電極の開口部に位置する透明導電膜
の厚みを好ましくは数nm程度まで薄膜化して、透過率
の改善を図っている。又透明電極を数nmまで薄膜化す
ると、段差による配向不良も減少でき、光漏れによるコ
ントラスト悪化を防ぐことが可能である。なお、動作特
性上の観点から、画素電極の開口部に位置する透明導電
膜のシート抵抗は100kΩ以下にすることが好まし
い。透明導電膜の厚みを極端に薄くすると、そのシート
抵抗が100kΩを越えてしまう恐れが有る。
的な構成を示す模式的な斜視図である。プロジェクタ装
置では、図4に示す様なアクティブマトリクスタイプの
透過型液晶パネルが使用されている。この液晶パネル
は、小型高精細である点に特徴がある。図示する様に、
液晶パネルは、所定の間隙を介して貼り合わされた駆動
基板1と対向基板2との間に液晶3が保持されている。
駆動基板1の内表面には互いに直交する走査線104と
信号線105が設けられている。各交点には画素電極4
と画素スイッチを構成する薄膜トランジスタ(TFT)
がマトリクス状に配列されている。更に、図示しないが
駆動基板1の内表面にはラビング処理を施された配向膜
も形成されている。一方、対向基板2の内表面には対向
電極12及びカラーフィルタ層109が形成されてい
る。カラーフィルタ層109はRGB三原色のセグメン
トを有し個々の画素電極4と整合している。又、図示し
ないが対向電極12の表面にも同様にラビング処理を施
された配向膜が設けられている。
板2の外表面には各々偏光板110,111が貼着され
ている。走査線104を介してTFTを選択し、信号線
105を介して画素電極4に信号を書き込む。画素電極
4と対向電極12の間に電圧が印加され液晶3が立ち上
がる。これを一対のクロスニコル配置された偏光板11
0,111により白色入射光の透過量変化として取り出
しカラー表示を行なう。
に投射してスクリーンに映し出せばプロジェクタにな
る。その際、本発明では画素の透過率が改善されている
為、輝度の高い画面を得ることができる。
ゆるツイストネマティック液晶を用いることができる。
これは、液晶分子長軸が両基板1,2の間でほぼ90度
連続的にねじれた配向状態となっている。この場合、液
晶は、その厚みdと複屈折率異方性Δnとの積Δn・d
が0.35μmよりも大きく、0.50μmよりも小さ
くなる様に、設定することが好ましい。液晶3自体は、
その厚みが例えば4μm以下である
あるプロジェクタ装置を簡単に説明する。図示する様
に、本プロジェクタ装置は、光源201と、一対の偏光
板202,203に挟まれた透過型の液晶パネル0と、
拡大投射光学系205とを、光軸に沿って順に配置した
構造を有している。ここで、液晶パネル0は、例えば図
4に示した構成を有している。光源201は楕円反射鏡
206とその中心に配置されたランプ207とから構成
されており、高強度の照明光を前方に放射する。光源2
01の前面にはフィルタ208が装着されており、照明
光に含まれる不要な紫外光成分及び赤外光成分を吸収す
る。更にその前方にはコンデンサレンズ209が配置さ
れており、照明光を集光して液晶パネル0の全面に入射
する。液晶パネル0の前方には拡大投射光学系205が
配置されており、液晶パネル0の表示画面を前方に拡大
投射する。拡大投射された画像はスクリーン210上に
映し出される。
の中央表示領域211と、周辺の非表示領域212とに
分かれている。一対の偏光板202,203はその偏光
軸が互いに直交配置されている。液晶パネル0の中央表
示領域211はツイスト配向した液晶を含んでおり入射
光に対して90度の旋光能を有している。一方一対の偏
光板202,203は前述した様にクロスニコル配置さ
れている。従って、入射側の偏光板202を通過した直
線偏光は中央表示領域211に含まれる液晶により90
度その偏光軸が回転し、出射側の偏光板203を通過す
る。従ってノーマリホワイトモードの表示が得られ、ス
クリーン210上には拡大投射された画面が映し出され
る。
明導電膜を含むコンタクト部の層厚が、透明導電膜から
なる画素電極の開口部の層厚よりも大きい。コンタクト
部の層厚を大きくすることで、電気接続の信頼性を確保
している。一方、開口部の層厚を小さくすることで、透
過率の向上を図ることができる。更に、開口部の薄膜化
を進めると、段差緩和による配向性の改善が得られ、こ
れによりコントラストを向上させることが可能である。
式的な部分平面図及び要部拡大図である。
す要部拡大図である。
ある。
す斜視図である。
ある。
る。
画素電極、4a・・・透明導電膜、4b・・・下地導電
膜、11・・・配向膜、12・・・共通電極、14・・
・配向膜、CON・・・コンタクト部、D・・・ドレイ
ン電極、W・・・開口部、BM・・・ブラックマスク
Claims (12)
- 【請求項1】 互いに対向して配置された2枚の基板
と、両基板の間隙に保持された液晶と、一方の基板に設
けられかつ配向膜で覆われた共通電極と、他方の基板に
マトリクス状に配置されかつ配向膜で覆われた透明導電
膜からなる複数の画素電極と、各画素電極にコンタクト
部を介してそれぞれ接続されたスイッチング素子と、前
記他方の基板に各画素電極の開口部を避けてマトリクス
状に配置された走査線および信号線とを有し、各画素電
極が対応する走査線および信号線に該スイッチング素子
を介してそれぞれ接続されてなる液晶表示装置におい
て、該透明導電膜を含むコンタクト部の層厚が、該透明
導電膜からなる画素電極の開口部の層厚よりも大きい事
を特徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 該透明導電膜からなる画素電極の開口部
の層厚が70nmより薄い事を特徴とする請求項1記載
の液晶表示装置。 - 【請求項3】 該透明導電膜からなる画素電極の開口部
のシート抵抗は100kΩ以下である事を特徴とする請
求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記コンタクト部の層厚は、該画素電極
の開口部と同様に透明導電膜のみからなる事を特徴とす
る請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記液晶は、液晶分子長軸が両基板間で
ほぼ90度連続的に捩れたネマティック液晶であること
を特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記液晶は、その厚みdと複屈折率異方
性△nとの積△n・dが0.35μmよりも大きく、
0.50μmより小さいことを特徴とする請求項1記載
の液晶表示装置。 - 【請求項7】 前記液晶は、その厚みが4μm以下であ
ることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装置。 - 【請求項8】 前記画素電極の大きさが5μmから50
μmであることを特徴とする請求項1記載の液晶表示装
置。 - 【請求項9】 互いに対向して配置された2枚の基板
と、両基板の間隙に保持された液晶と、一方の基板に設
けられかつ配向膜で覆われた共通電極と、他方の基板に
マトリクス状に配置されかつ配向膜で覆われた透明導電
膜からなる複数の画素電極と、各画素電極にコンタクト
部を介してそれぞれ接続されたスイッチング素子と、前
記他方の基板に各画素電極の開口部を避けてマトリクス
状に配置された走査線および信号線とを有し、各画素電
極が対応する走査線および信号線に該スイッチング素子
を介してそれぞれ接続されてなる液晶表示装置の製造方
法において、 該透明導電膜を含むコンタクト部の層厚を、該透明導電
膜からなる画素電極の開口部の層厚よりも大きく形成す
る事を特徴とする液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項10】 該コンタクト部のみに下地の導電膜を
形成した後、該コンタクト部及び該開口部の両方に亘っ
て、該透明導電膜を形成する事を特徴とする請求項9記
載の液晶表示装置の製造方法。 - 【請求項11】 該コンタクト部及び該開口部の両方に
亘って該透明導電膜を形成した後、該開口部に形成され
た透明導電膜のみをエッチング又は研磨で薄く加工する
事を特徴とする請求項9記載の液晶表示装置の製造方
法。 - 【請求項12】 光源と、液晶表示パネルと、拡大投射
光学系とを光軸に沿って順に配置したプロジェクタ装置
において、 前記液晶表示パネルは、互いに対向して配置された2枚
の基板と、両基板の間隙に保持された液晶と、一方の基
板に設けられかつ配向膜で覆われた共通電極と、他方の
基板にマトリクス状に配置されかつ配向膜で覆われた透
明導電膜からなる複数の画素電極と、各画素電極にコン
タクト部を介してそれぞれ接続されたスイッチング素子
と、前記他方の基板に各画素電極の開口部を避けてマト
リクス状に配置された走査線および信号線とを有し、各
画素電極が対応する走査線および信号線に該スイッチン
グ素子を介してそれぞれ接続されてなり、 該透明導電膜を含むコンタクト部の層厚が、該透明導電
膜からなる画素電極の開口部の層厚よりも大きい事を特
徴とするプロジェクタ装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002036179A JP2003241210A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 液晶表示装置及びその製造方法とプロジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002036179A JP2003241210A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 液晶表示装置及びその製造方法とプロジェクタ装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003241210A true JP2003241210A (ja) | 2003-08-27 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2002036179A Pending JP2003241210A (ja) | 2002-02-14 | 2002-02-14 | 液晶表示装置及びその製造方法とプロジェクタ装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003241210A (ja) |
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2002
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