JPH11119262A - 液晶表示装置およびアクティブマトリクス基板 - Google Patents
液晶表示装置およびアクティブマトリクス基板Info
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- JPH11119262A JPH11119262A JP10220220A JP22022098A JPH11119262A JP H11119262 A JPH11119262 A JP H11119262A JP 10220220 A JP10220220 A JP 10220220A JP 22022098 A JP22022098 A JP 22022098A JP H11119262 A JPH11119262 A JP H11119262A
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Abstract
ーバーラップさせると共に、各配線と画素電極との間の
容量が表示に与える影響を低減する。 【解決手段】 スイッチング素子、該ゲート配線および
該ソース配線の上部に、層間絶縁膜が設けられ、該層間
絶縁膜上に該画素電極が設けられ、下記式(1)で表さ
れる容量比が、10%以下である。 容量比=Csd/(Csd+Cls) ・・・(1) 但し、Csdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示す。
Description
タやテレビジョン装置などのディスプレイに利用され、
アドレス素子として薄膜トランジスタ(以下TFTとい
う)などのスイッチング素子を備えた液晶表示装置およ
びアクティブマトリクス基板に関する。
備えた従来の液晶表示装置の構成を示す回路図である。
ス基板には、複数の画素電極1がマトリクス状に形成さ
れており、この画素電極1には、スイッチング素子であ
るTFT2が接続されて設けられている。このTFT2
のゲート電極には走査信号を供給するためのゲート配線
3が接続され、ゲート電極に入力されるゲート信号によ
ってTFT2が駆動制御される。また、TFT2のソー
ス電極には表示信号(データ信号)を供給するためソー
ス配線4が接続され、TFT2の駆動時に、TFT2を
介してデータ(表示)信号が画素電極1に入力される。
各ゲート配線3とソース配線4とは、マトリクス状に配
列された画素電極1の周囲を通り、互いに直交差するよ
うに設けられている。さらに、TFT2のドレイン電極
は画素電極1および付加容量5に接続されており、この
付加容量5の対向電極はそれぞれ共通配線6に接続され
ている。付加容量5は液晶層に印加される電圧を保持す
るために用いられる。付加容量は、アクティブマトリク
ス基板に形成された画素電極と対向基板に形成された対
向電極とに挟持された液晶層を含む液晶容量と、並列に
設けられる。
ティブマトリクス基板のTFT部分の断面図である。
に、図16のゲート配線3に接続されたゲート電極12
が形成され、その上を覆ってゲート絶縁膜13が形成さ
れている。さらにその上にはゲート電極12と重畳する
ように半導体層14が形成され、その中央部上にチャネ
ル保護層15が形成されている。このチャネル保護層1
5の両端部および半導体層14の一部を覆い、チャネル
保護層15上で分断された状態で、ソース電極16aお
よびドレイン電極16bとなるn+Si層が形成されて
いる。一方のn+Si層であるソース電極16a上に
は、図16のソース配線4となる金属層17aが形成さ
れ、他方のn+Si層であるドレイン電極16b上に
は、ドレイン電極16bと画素電極1とを接続する金属
層17bが形成されている。さらに、これらのTFT
2、ゲート配線3およびソース配線4上部を覆って層間
絶縁膜18が形成されている。
となる透明導電膜が形成され、この透明導電膜は、層間
絶縁膜18を貫くコンタクトホール19を介して、TF
T2のドレイン電極16bと接続した金属層17bと接
続されている。
線4と、画素電極1となる透明導電膜との間に層間絶縁
膜18が形成されているので、各配線3,4に対して画
素電極1をオーバーラップさせることができる。このよ
うな構造は、例えば特開昭58−172685号公報に
開示されており、これによって液晶表示装置の開口率を
向上させることができると共に、各配線3,4に起因す
る電界をシールドしてディスクリネーションを抑制する
ことができる。
シリコン(SiN)などの無機膜をCVD法を用いて膜
厚500nm程度に形成していた。
間絶縁膜18上に透明絶縁膜であるSiNX,SiO2、
TaOXなどをCVD法またはスパッタ法により成膜し
た場合、その下地膜の膜厚による凹凸を反映するので、
画素電極1をこの上に形成したときに下地膜の段差によ
り段差が形成されて液晶分子の配向不良を引き起こすと
いう問題があった。
ドなどの有機膜の塗布により成膜した場合、画素電極と
ドレイン電極を電気的に接続させるためのコンタクトホ
ールを形成するために、マスク材を用いてフォトパター
ニングを行い、エッチングにより、コンタクトホールの
加工を行って、最後に不要となったフォトレジストを剥
離する工程を必要としていた。また、このエッチングお
よび剥離工程を短縮化するために感光性ポリイミド膜を
使用する方法も考えられるが、この場合、層間絶縁膜を
形成した後の樹脂が着色して見えるために、高い光透過
性および透明性が要求される液晶表示装置の層間絶縁膜
には適さないという問題があった。
ゲート配線3およびソース配線4と、画素電極1との間
に層間絶縁膜18を形成すると、各配線3,4に対して
画素電極1をオーバーラップさせることができ、液晶表
示装置の開口率向上させることができる。ところが、こ
のように、各配線3,4と画素電極1とをオーバーラッ
プさせる構造とした場合、各配線3,4と画素電極1と
の間の容量が増加するという問題を有していた。特に、
窒化シリコン膜などの無機膜は比誘電率が8と高く、C
VD法を用いて成膜しており、500nm程度の膜厚と
なる。この程度の膜厚では各配線3,4と画素電極1と
の間の容量の増加が大きくなり、以下の(1),(2)
に示すような問題があった。なお、窒化シリコン膜など
の無機膜をそれ以上の膜厚に成膜しようとすると、製造
プロセス上、時間がかかりすぎるという問題を有してい
た。
バーラップさせる構造とした場合、ソース配線4と画素
電極1との間の容量が大きくなって信号透過率が大きく
なり、保持期間の間に画素電極1に保持されているデー
タ信号は、データ信号の電位によって揺動を受けること
になる。このため、その画素の液晶に印加される実効電
圧が変動し、実際の表示において特に縦方向の隣の画素
に対して縦クロストークが観察されるという問題があっ
た。
間の容量が表示に与える影響を減らす方法の1つとし
て、例えば特開平6−230422号公報には、1ソー
スライン毎に対応する画素に与えるデータ信号の極性を
反転させる駆動方法が提案されている。この駆動方法で
は、隣接する画素の表示に相関が高い白黒表示のパネル
に対しては有効であったが、通常のノートブック型パー
ソナルコンピューターなどのように、画素電極を縦スト
ライプ状に配列した場合(カラー表示の場合、画素電極
の形状は、例えば正方形の画素をR,G,Bで3等分し
た縦長の長方形状である縦ストライプ状をしている)に
は、ソース配線4に対する隣接画素は、表示色がそれぞ
れ異なっている。このため、上記1ソースライン毎の極
性反転駆動方法は、白黒表示の場合には縦クロストーク
低減に効果があったものの、一般的なカラー表示の場合
にはクロストーク低減に効果が不十分であった。
ゲート配線3とをオーバーラップさせる構造とした場
合、ゲート配線3と画素電極1との間の容量が大きくな
って、TFT2を制御するスイッチング信号に起因し
て、画素への書き込み電圧のフィードスルーが大きくな
るという問題があった。
で、平坦な画素電極と各配線をオーバーラップさせて液
晶表示装置の開口率の向上および液晶の配向不良の抑制
を図りながら、各配線と画素電極との間の容量成分が表
示に与えるクロストークなどの影響をより低減して良好
な表示を得ることができる液晶表示装置およびアクティ
ブマトリクス基板を提供することを目的とする。
は、ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配線とソース
配線との交差部の近傍に設けられたスイッチング素子と
を有し、該スイッチング素子は該ゲート配線に接続され
たゲート電極と、該ソース配線に接続されたソース電極
と、液晶層に電圧を印加するための画素電極に接続され
たドレイン電極とを有する液晶表示装置であって、該ス
イッチング素子、該ゲート配線および該ソース配線の上
部に、層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に該画素
電極が設けられ、下記式(1)で表される容量比が、1
0%以下でありそのことによって上記目的が達成され
る。 容量比=Csd/(Csd+Cls) ・・・(1) 但し、Csdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示す。
めの付加容量をさらに有し、下記式(2)で表される容
量比が、10%以下であることが好ましい。 容量比=Csd/(Csd+Cls+Cs) ・・・(2) 但し、Csdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示し、Csは各画素を構成する付加容量の容量
値を示す。
と、ソース配線と、ゲート配線とソース配線との交差部
の近傍に設けられたスイッチング素子とを有し、該スイ
ッチング素子は該ゲート配線に接続されたゲート電極
と、該ソース配線に接続されたソース電極と、液晶層に
電圧を印加するための画素電極に接続されたドレイン電
極とを有する液晶表示装置であって、該スイッチング素
子、該ゲート配線および該ソース配線の上部に、層間絶
縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に該画素電極が設けら
れ、充電率差が0.6%以下でありそのことによって上
記目的が達成される。
方の電極または前記ゲート配線の上部に設けられている
ことが好ましい。
記ゲート配線のうち少なくともいずれかとが、配線幅方
向に1μm以上重なって設けられていることが好まし
い。
あることが好ましい。
平行な辺に比べてソース配線に平行な辺の方が長い長方
形状であってもよい。
を、前記ソース配線に出力し前記スイッチング素子を介
して前記画素電極に供給して表示駆動する表示駆動手段
が設けられてもよい。
を互いに反転させ、更に1水平期間毎に極性が反転した
データ信号を、ソース配線に出力し前記スイッチング素
子を介して前記画素電極に供給して表示駆動する表示駆
動手段が設けられてもよい。
毎に極性が反転したデータ信号と同期させて反転した信
号を供給して表示駆動する表示駆動手段が設けられても
よい。
ート配線と、ソース配線と、ゲート配線とソース配線と
の交差部の近傍に設けられたスイッチング素子とを有
し、該スイッチング素子は該ゲート配線に接続されたゲ
ート電極と、該ソース配線に接続されたソース電極と、
容量を形成するための電極に接続されたドレイン電極と
を有するアクティブマトリクス基板であって、該スイッ
チング素子、該ゲート配線および該ソース配線の上部
に、層間絶縁膜が設けられ、該容量を形成するための電
極が該層間絶縁膜上に設けられ、下記式(3)で表され
る容量比が、10%以下でありそのことによって上記目
的が達成される。 容量比=Csd/(Csd+Cls) ・・・(3) 但し、Csdは容量を形成するための電極とソース配線と
の間の容量値を示し、Clsは各容量形成用電極で形成さ
れる容量値を示す。
においては、スイッチング素子、ゲート配線およびソー
ス配線の上部に層間絶縁膜が設けられ、その上に画素電
極が設けられて、層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを
介してTFTのドレイン電極と接続され、画素電極とソ
ース配線の容量と、中間調表示時の液晶容量との比であ
る容量比が10%以下である。このように、容量比を1
0%以下とすることにより、ソース配線と画素電極との
間の容量が十分小さいので信号透過率も抑制され、これ
により、各配線と画素電極との間の容量成分が表示に与
えるクロストークなどの影響を低減して良好な表示が得
られる。
10%以下とすると、ソース配線と画素電極との間の容
量が十分小さいので、良好な表示が得られる。
イッチング素子、ゲート配線およびソース配線の上部に
層間絶縁膜が設けられ、その上に画素電極が設けられ
て、層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介してTFT
のドレイン電極と接続され、中間調の一様表示の場合
と、中間調表示の中に縦方向の占有率が33%である黒
ウィンドーパターンを表示させた場合の、中間調表示部
の液晶に印加される電圧の実効値差が0.6%以下とな
る。このように、実効値差を0.6%以下とすることに
より、ソース配線と画素電極との間の容量は十分小さい
ので信号透過率が抑制され、これにより、各配線と画素
電極との間の容量成分が表示に与えるクロストークなど
の影響を低減して良好な表示が得られる。
ルが、遮光性の付加容量配線またはゲート配線の上部に
設けられていると、液晶の配向乱れによる光漏れが開口
部以外の遮光部で発生することになり、コントラストの
低下が生じない。
オーバーラップさせると、開口率を最大限にすることが
できると共に、画素電極の各配線に対する加工精度が粗
くても良い。つまり、加工精度が粗くても画素電極と各
配線が重なっていれば、重なった各配線によって光漏れ
は遮断される。
上にすると、画素電極と各配線とを1μm以上オーバー
ラップさせても、各配線と画素電極との間の容量は十分
小さくなって時定数も小さくなり、容量成分が表示に与
えるクロストークなどの影響をより低減してより良好な
表示が得られる。
電極の形状が、走査配線に平行な辺に比べてソース配線
に平行な辺が長い長方形であっても、縦クロストークな
どの容量成分による表示への影響をなくして良好な表示
が得られる。
号の極性を1水平期間毎に反転させると、ソース配線と
画素電極との間の容量の影響をさらに小さくすることが
可能となる。
する信号を互いに反転させ、更に1水平期間毎に極性を
反転させると、ソース配線と画素電極との間の容量の影
響をさらに小さくすることが可能となる。
水平期間毎に極性が反転したデータ信号と同期させて反
転させると、ソース信号の振幅を小さく抑えることがで
きソース配線と画素電極との間の容量の影響をさらに小
さくすることが可能となる。
ては、スイッチング素子、ゲート配線およびソース配線
の上部に層間絶縁膜が設けられ、その上に画素電極が設
けられて、層間絶縁膜を貫くコンタクトホールを介して
TFTのドレイン電極と接続され、容量を形成するため
の電極とソース配線の容量と、容量を形成するための電
極で形成される容量との比である容量比が10%以下で
ある。このように、容量比を10%以下とすることによ
り、ソース配線と容量を形成するための電極との間の容
量が十分小さいので信号透過率が抑制される。
て説明する。 (実施形態1)図1は、本発明の実施形態1の透過型液
晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の1画素
部分の構成を示す平面図である。
には、複数の画素電極21がマトリクス状に設けられて
おり、これらの画素電極21の周囲を通り、互いに直交
差するように、走査信号を供給するための各ゲート配線
22と表示信号を供給するためのソース配線23が設け
られている。これらのゲート配線22とソース配線23
はその一部が画素電極21の外周部分とオーバーラップ
している。また、これらのゲート配線22とソース配線
23の交差部分において、画素電極21に接続されるス
イッチング素子としてのTFT24が設けられている。
このTFT24のゲート電極にはゲート配線22が接続
され、ゲート電極に入力される信号によってTFT24
が駆動制御される。また、TFT24のソース電極には
ソース配線23が接続され、TFT24のソース電極に
データ信号が入力される。さらに、TFT24のドレイ
ン電極は、接続電極25さらにコンタクトホール26を
介して画素電極21と接続されるとともに、接続電極2
5を介して付加容量の一方の電極である付加容量電極2
5aと接続されている。この付加容量の他方の電極であ
る付加容量対向電極27は共通配線(図16の6)に接
続されている。
るアクティブマトリクス基板のA−A’断面図である。
図1のゲート配線22に接続されたゲート電極32が設
けられ、その上を覆ってゲート絶縁膜33が設けられて
いる。その上にはゲート電極32と重畳するように半導
体層34が設けられ、その中央部上にチャネル保護層3
5が設けられている。このチャネル保護層35の両端部
および半導体層34の一部を覆い、チャネル保護層35
上で分断された状態で、ソース電極36aおよびドレイ
ン電極36bとなるn+Si層が設けられている。一方
のn+Si層であるソース電極36aの端部上には、透
明導電膜37cと金属層37bとが設けられて2層構造
のソース配線23となっている。また、他方のn+Si
層であるドレイン電極36bの端部上には、透明導電膜
37a’と金属層37b’とが設けられ、透明導電膜3
7a’は延長されて、ドレイン電極36bと画素電極2
1とを接続するとともに付加容量の一方の電極である付
加容量電極25aに接続される接続電極25となってい
る。さらに、TFT24、ゲート配線22およびソース
配線23、接続電極25の上部を覆って層間絶縁膜38
が設けられている。
となる透明導電膜が設けられ、層間絶縁膜38を貫くコ
ンタクトホール26を介して、接続電極25である透明
導電膜37a’によりTFT24のドレイン電極36b
と接続されている。
トリクス基板が構成され、以下のようにして製造するこ
とができる。
1上に、ゲート電極32、ゲート絶縁膜33、半導体層
34、チャネル保護層35、ソース電極36aおよびド
レイン電極36bとなるn+Si層を順次成膜して形成
する。ここまでの作製プロセスは、従来のアクティブマ
トリクス基板の製造方法と同様にして行うことができ
る。
を構成する透明導電膜37a,37a’および金属層3
7b,37b’を、スパッタ法により順次成膜して所定
形状にパターニングする。
感光性のアクリル樹脂をスピン塗布法により例えば3μ
mの膜厚で形成する。この樹脂に対して、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38を貫通する
コンタクトホール26が形成されることになる。
スパッタ法により形成し、パターニングする。これによ
り画素電極21は、層間絶縁膜38を貫くコンタクトホ
ール26を介して、TFT24のドレイン電極36bと
接続されている透明導電膜37a’と接続されることに
なる。このようにして、本実施形態1のアクティブマト
リクス基板を製造することができる。
ティブマトリクス基板は、ゲート配線22、ソース配線
23およびTFT24と、画素電極21との間に厚い膜
厚の層間絶縁膜38が形成されているので、各配線2
2,23およびTFT24に対して画素電極21をオー
バーラップさせることができるとともにその表面を平坦
化させることができる。このため、アクティブマトリク
ス基板と対向基板の間に液晶を介在させた透過型液晶表
示装置の構成とした時に、開口率を向上させることがで
きると共に、各配線22,23に起因する電界を画素電
極21でシールドしてディスクリネーションを抑制する
ことができる。
系樹脂は、比誘電率が3.4から3.8と無機膜(窒化
シリコンの比誘電率8)に比べて低く、また、その透明
度も高くスピン塗布法により容易に3μmという厚い膜
厚にすることができるので、ゲート配線22と画素電極
21との間の容量および、ソース配線23と画素電極2
1との間の容量を低くすることができて時定数が低くな
り、各配線22,23と画素電極21との間の容量成分
が表示に与えるクロストークなどの影響をより低減する
ことができて良好で明るい表示を得ることができる。ま
た、露光およびアルカリ現像によってパターニングを行
うことにより、コンタクトホール26のテーパ形状を良
好にすることができ、画素電極21と接続電極37a’
との接続を良好にすることができる。さらに、感光性の
アクリル樹脂を用いることにより、スピン塗布法を用い
て薄膜が形成できるので、数μmという膜厚の薄膜を容
易に形成でき、しかも、パターニングにフォトレジスト
工程も不要であるので、生産性の点で有利である。ここ
で、層間絶縁膜38として用いたアクリル系樹脂は、塗
布前に着色しているものであるが、パターニング後に全
面露光処理を施して、より透明化することができる。こ
のように、樹脂の透明化処理は、光学的に行うことがで
きるだけではなくて、化学的にも行うことが可能であ
る。
感光性樹脂の露光には、i線(波長365nm)、h線
(波長405nm)及びg線(波長436nm)の輝線
を含む水銀灯の光線を用いるのが一般的である。感光性
樹脂としては、これらの輝線のなかで最もエネルギーの
高い(波長の最も短い)i線に感光性(吸収ピーク)を
有する感光性樹脂を用いることが好ましい。コンタクト
ホールの加工精度を高くするとともに、感光剤に起因す
る着色を最小限に抑制することができる。
外線を用いてもよい。
用いることによって、透過型液晶表示装置の透過率を高
めることができる。従って、液晶表示装置の高輝度化や
バックライトからの光量を押さえることによって低消費
電力化を図ることができる。
膜と比べて厚く、数μmの厚さに形成するので、層間絶
縁膜の透過率はできるだけ高い方が好ましい。但し、人
間の目の視感度は、緑や赤に比べて青に対しては若干低
いので、層間絶縁膜の分光透過率は青色光に対する透過
率が若干低くても、表示品位の低下は少ない。なお、本
実施例では、層間絶縁膜38の膜厚を3μmとしたが、
これに限られる訳ではなく、光透過率や誘電率を考慮し
適宜設定することができる。なお、容量を十分に小さく
するためには、層間絶縁膜の膜厚は約1.5μm以上が
好ましく、約2.0μm以上が更に好ましい。
と画素電極21とを接続する接続電極25として透明導
電膜37a’を形成することにより、以下のような利点
を有する。即ち、従来のアクティブマトリクス基板にお
いては、この接続電極を金属層によって形成していたた
め、接続電極が開口部に存在すると開口率の低下の原因
となっていた。これを防ぐため、従来は、TFTまたは
TFTのドレイン電極上に接続電極を形成し、その上に
層間絶縁膜のコンタクトホールを形成してTFTのドレ
イン電極と画素電極とを接続するという方法が用いられ
てきた。しかし、この従来の方法では、特に、開口率を
向上させるためにTFTを小型化した場合に、コンタク
トホールを完全にTFTの上に設けることができず、開
口率の低下を招いていた。また、層間絶縁膜を数μmと
いう厚い膜厚に形成した場合、画素電極が下層の接続電
極とコンタクトするためには、コンタクトホールをテー
パ形状にする必要があり、さらにTFT上の接続電極領
域を大きく取ることが必要であった。例えば、そのコン
タクトホールの径を5μmとした場合、コンタクトホー
ルのテーパ領域およびアラインメント精度を考慮する
と、接続電極の大きさとしては14μm程度が必要であ
り、従来のアクティブマトリクス基板では、これよりも
小さいサイズのTFTを形成すると接続電極に起因する
開口率の低下を招いていた。これに対して、本実施形態
1のアクティブマトリクス基板では、接続電極25が透
明導電膜37a’により形成されているので、開口率の
低下が生じない。また、この接続電極25は延長され
て、TFTのドレイン電極36bと、透明導電膜37
a’により形成された付加容量の一方の電極である付加
容量電極25aとを接続する役割も担っており、この延
長部分も透明導電膜37a’により形成されているの
で、この配線による開口率の低下も生じない。
ることにより、ソース配線23を構成する金属層37b
の一部に膜の欠損があったとしても、ITOなどの透明
導電膜37aにより電気的に接続されるので、ソース配
線23の断線を少なくできるという利点がある。
縁膜38の作製プロセスについて、他の方法を説明す
る。
法により形成する。その上にフォトレジストを形成して
パターニングした後、エッチング処理を施して層間絶縁
膜38を貫通するコンタクトホール26を形成すると共
に層間絶縁膜38のパターニングを行う。
その上にフォトレジストを形成してパターニングした
後、エッチング処理を施して層間絶縁膜38のパターニ
ングを行ってもよい。
は、例えば、熱硬化性アクリル系樹脂を用いることがで
きる。具体的には、日本合成ゴム社製のJSS-924(2液
タイプ)やJSS-925(1液タイプ)を用いることができ
る。これらの樹脂も概ね280℃以上の耐熱性を有して
いる。また、感光性を有さない樹脂を用いて層間絶縁膜
を形成することによって、樹脂の設計の自由度が上が
り、例えば、ポリイミド樹脂を用いることもできる。無
色透明なポリイミド樹脂としては、2,2−ビス(ジカ
ルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロピレン酸二無水
物、オキシジフタル酸無水物、及びビフェニルテトラカ
ルボン酸無水物などの酸二無水物と、スルホン基及び/
またはエーテル基を有するメタ位置換芳香族ジアミン、
ヘキサフルオロプロピレン基を有するジアミンとも組み
合わせから得られるポリイミドを挙げることができる。
これらのポリイミド樹脂については、例えば、藤田ら、
日東技報、第29巻、第1号、第20〜28頁(199
1)に開示されている。また、これらの無色透明ポリイ
ミド樹脂のなかでも、酸二無水物及びジアミンの両方が
ヘキサフルオロプロピレン基を有する樹脂の透明性が高
い。これらフッ素系のポリイミド以外のフッ素系の樹脂
を用いることもできる。フッ素系の材料は無色透明性に
優れるとともに、低誘電率および高耐熱性という特徴を
有している。
層間絶縁膜をパターニングするために用いるフォトレジ
ストの材料としては、シリコン元素を含有するフォトレ
ジストを用いることが好ましい。上記有機薄膜のエッチ
ングは、CF4、CF3HやSF6等を含有するエッチン
グガスを用いたドライエッチング法で行うのが一般的で
ある。エッチングされる層間絶縁膜もエッチングレジス
トとして機能するフォトレジストもともに有機材料から
なるので、上記方法でエッチングを行うと選択比を大き
くすることが困難である。特に、本実施形態のように、
1.5μm以上の膜厚の層間絶縁膜をエッチングする場
合、層間絶縁膜の厚さとレジスト層の膜厚とがほぼ同程
度なので、材料自身のエッチング速度に十分な差(選択
比)があることが好ましい。例えば、本実施形態の感光
性アクリル系樹脂と通常のフォトレジスト(例えば、東
京応化工業社製OFPR−800)との選択比は、約
1.5である。これに対し、本実施形態で用いたシリコ
ン元素含有のフォトレジストと感光性アクリル系樹脂と
の選択比は、約2.0以上であり、高精度のパターニン
グが可能である。
含有しない通常のフォトレジスト層を形成した後、フォ
トレジスト層の表面にシランカップリング剤(例えば、
ヘキサメチルジシラザン)を塗布し、このシランカップ
リング剤層を酸素プラズマ処理することによって、フォ
トレジスト層のエッチング速度を小さくすることができ
る。これは、シランカップリング剤層が酸素プラズマ処
理によって、酸化シリコン層となり、フォトレジスト層
の保護層として機能するからである。この方法は、シリ
コン元素を含むフォトレジスト材料と組み合わせて用い
ることもできる。
向上する方法は、CF4、CF3HまたはSF6を含有す
るエッチングガスを用いたドライエッチング法において
特に顕著な効果が得られる。
アクティブマトリクス基板においても、上記実施形態1
のアクティブマトリクス基板と同様に、開口率の高い透
過型液晶表示装置を実現することができる。
有機薄膜を用いても、その比誘電率が低く、また、透明
度も高いので3μmという厚い膜厚にすることができ
る。よって、ゲート配線22と画素電極21との間の容
量およびソース配線23と画素電極21との間の容量
を、その低い比誘電率と容量の電極間距離が離れる分、
低くすることができる。
3の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板の1画素部分の構成を示す平面図であり、図4は図
3の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板のB−B’断面図である。なお、図1および図2と
同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付けてそ
の説明を省略する。
では、TFT24のドレイン電極36bに接続される接
続電極25の先端部である、画素の付加容量の一方の電
極である付加容量電極25aに対向する付加容量対向電
極27が、図16の付加容量共通配線6を通じて対向基
板上に形成された対向電極に接続される構成となってい
るが、層間絶縁膜38を貫くコンタクトホール26aの
形成位置を、この付加容量共通配線6の一端である付加
容量対向電極27および付加容量電極25aの上部に形
成している。つまり、このコンタクトホール26aは、
遮光性の金属膜で構成されている付加容量配線上部に設
けられている。
例えば、層間絶縁膜38の膜厚を3μmにすると、液晶
セルの厚みである4.5μmと比較しても無視できない
厚みであるので、コンタクトホール26aの周辺に液晶
の配向乱れによる光漏れが発生する。したがって、透過
型液晶表示装置の開口部にこのようなコンタクトホール
26aを形成した場合には、この光漏れによるコントラ
ストの低下が生じる。これに対して、本実施形態3のア
クティブマトリクス基板では、付加容量共通配線6の一
端である付加容量対向電極27および付加容量電極25
aの遮光性の金属膜上部にコンタクトホール26aが形
成されているので、このような問題は生じない。つま
り、このコンタクトホール26aが、遮光性の金属膜で
ある付加容量配線上部に設けられていると、液晶の配向
乱れによる光漏れが発生しても、開口部以外の遮光部で
あってコントラストの低下は生じない。これは、隣接す
るゲート配線22の一部を付加容量電極として付加容量
を形成する場合にも同様であり、この場合には、隣接す
るゲート配線22上にコンタクトホール26aを形成す
ることにより、ゲート配線22で遮光してコントラスト
の低下を防ぐことができる。
TFT24のドレイン電極36bと、コンタクトホール
26aとを接続する接続電極25として透明導電膜37
a’を形成しているので、コンタクトホール26aを付
加容量上に形成しても開口率の低下は生じない。
量対向電極27で遮光しているのでその部分で液晶の配
向が乱れたとしても表示には影響無く、コンタクトホー
ル26aの形成には、その寸法精度を重視する必要がな
く、大きくしかも滑らかに形成することができて、層間
絶縁膜38上に形成される画素電極21がコンタクトホ
ール26aで切れることなく、よりうまくつながって、
歩留まりも向上する。
4の透過型液晶表示装置におけるアクティブマトリクス
基板の構成を示す一部断面図である。
では、層間絶縁膜38を貫くコンタクトホール26bが
付加容量共通配線6の上部に形成されており、このコン
タクトホール26bの下部に形成された透明導電膜37
a’の上に金属窒化物層41が形成されている。
層間絶縁膜38を構成する樹脂と、透明導電膜であるI
TOなど、または金属であるTa、Alなどとの密着性
には問題がある。例えば、コンタクトホール26bの開
口後の洗浄工程において、コンタクトホール26bの開
口部から、その樹脂と下地との間の界面に洗浄液が侵入
し、樹脂の膜剥がれが生じるという問題があった。これ
に対して、本実施形態4のアクティブマトリクス基板で
は、その樹脂との密着性が良好なTaNやAlNなどの
金属窒化物層41を形成するので、膜剥がれなどの密着
性に関する問題は生じない。
を構成する樹脂や、透明導電膜である接続電極37a’
およびTa、Alなどの金属などと密着性のよいもので
あればいずれを用いてもよいが、接続電極37a’と画
素電極21とを電気的に接続する必要があるので、良好
な導電性を有している必要がある。
液晶表示装置の駆動方法について説明する。
層間絶縁膜を形成することにより各配線と画素電極とを
オーバーラップさせている。画素電極と各配線とがオー
バーラップせずに、その間に間隔が開いていると液晶に
電界の印加されない領域が発生するが、このように画素
電極を各配線にオーバーラップさせることにより、この
領域をなくすことができる。また、隣接する画素電極の
間の液晶にも電界が印加されないが、それによる光漏れ
を各配線により遮断することができる。このため、対向
基板上に、両基板の貼り合わせずれを見込んだ形でブラ
ックマスクを形成する必要がなくなり、開口率を向上さ
せることができる。また、各配線に起因する電界をシー
ルドすることもできるので、液晶の配向不良の抑制を図
ることができるという利点もある。
造工程でのばらつきを見込んで設定する必要があり、例
えば1.0μm程度以上に設定されることが望ましい。
オーバーラップさせる構造とした場合には、ソース配線
と画素電極との間の容量に起因してクロストークが発生
し、表示品位を低下させるという問題があった。特に、
ノートブック型パーソナルコンピューターに用いられる
液晶パネルにおいては、一般的に画素を縦ストライプに
配列するため、ソース配線と画素電極との間の容量の表
示に対する影響が大きい。この理由として、この配列で
は画素電極の形状がソース信号と隣接する部分を長辺と
する長方形となるので、画素電極とソース配線との間の
容量が相対的に大きくなること、また、隣接するソース
配線の表示の色が異なっているため、信号の相関性が少
なく、容量の影響をキャンセルさせることができないこ
となどが考えられる。
層間絶縁膜が有機薄膜からなるので比誘電率が小さく、
また、膜厚を容易に厚くできるので、画素電極と各配線
との間の容量を小さくすることができる。さらにこれに
加えて、ソース配線と画素電極との間の容量の影響を小
さくして、ノートブック型パーソナルコンピューターに
おいても縦クロストークを十分低減させるためには、以
下のような駆動方法を用いることができる。
方法は、ソース配線と画素電極との間の容量の表示に対
する影響を低減させるために、データ信号の極性を1水
平期間毎に反転させる駆動方法(以下1H反転という)
を用いて駆動する。
ータ信号の極性をフィールド毎に反転させる駆動方法
(以下フィールド反転という)の場合(図7b)とにつ
いて、ソース配線と画素電極との間の容量が画素の充電
率に与える影響を示している。
調の一様表示の場合と、中間調表示の中に縦方向の占有
率が33%である黒のウィンドーパターンを表示させた
場合とにおいて、中間調表示部の液晶に印加される電圧
の実効値差の割合を示している。また、横軸の容量比と
は、ソース配線と画素電極との間の容量に起因する画素
電極の電圧変動に比例し、下記式(1)で定義される。
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示し、Csは各画素を構成する付加容量の容量
値を示している。なお、中間調表示とは、透過率が50
%の場合を示している。
る1H反転の駆動方法は、フィールド反転による駆動方
法に比べて、ソース配線と画素電極との間の容量が同じ
であっても、実際の液晶に印加される実効電圧への影響
を1/5〜1/10に低減することができることが解
る。この理由は、1H反転駆動の場合には、1フィール
ドの間に1フィールドの時間に対して十分に短い周期
で、データ信号の極性が反転されるので、+極性の信号
と−極性の信号とが表示に与える影響がキャンセルされ
るためである。
表示実験を行ったところ、中間調において充電率差が
0.6%以上になるとクロストークが顕著になって、表
示品位に問題が生じることが解った。このスペックを図
6の図中に点線で示している。図6によれば、充電率差
を0.6%以下にするためには、容量比を10%以下に
すればよいことが解る。
いて、層間絶縁膜の膜厚をパラメーターとして計算した
場合の、画素電極とソース配線とのオーバーラップ量
と、画素電極とソース配線との間の容量との関係を示し
ている。ここで、層間絶縁膜は、上記実施態様1で用い
たアクリル系感光性樹脂(比誘電率3.4)とした。ま
た、このとき、加工精度を考慮すると、画素電極とソー
ス配線との間のオーバーラップ幅は少なくとも1μmは
必要である。図6および図8によれば、オーバーラップ
幅を1μmとして充電率差を0.6%以下とするために
は、層間絶縁膜の膜厚が2.0μm以上であればよいこ
とが解る。
てオーバーラップさせた場合、1水平期間毎に信号の極
性を反転させる1H反転駆動を行うことにより、隣接す
るソース配線の信号の極性を反転させるソースライン反
転駆動を行わななくても縦クロストークが認められない
良好な表示を得ることができ、ノートブック型パーソナ
ルコンピュータにも十分対応することができる。
する画素電極に入力する信号の極性を反転する、ドット
反転駆動を用いても、上記1H反転駆動と同様な効果が
得られる。また、ソースライン反転駆動においても、画
素電極とソース配線との間の容量が十分小さい場合に
は、効果的である。さらに、本願発明によると画素電極
とソース配線との間の容量が十分小さいので、隣接する
画素電極に供給される信号に相関が低いカラー表示を行
う場合においても、クロストークの発生を抑制すること
ができる。
印加される電圧の極性を1ゲート配線毎に反転させると
共に、対向電極に印加される信号をソース信号の極性の
反転と同期させて、交流駆動する駆動方法について説明
する。
り、ソース信号の振幅を小さく抑えることができる。
動した場合について、同時に示している。図6によれ
ば、対向電極を交流駆動することにより約1割程度、充
電率差が大きくなるものの、1H反転駆動を行っている
ためにフィールド反転駆動に比べて十分充電率差を小さ
くできる。したがって、この駆動方法でも、縦クロスト
ークが見られない良好な表示を実現することができる。
素電極と各配線をオーバーラップさせて液晶表示の開口
率の向上および液晶の配向不良の抑制を図ることができ
るとともに製造工程が簡略化でき、かつ各配線と画素電
極との間の容量成分が表示に与えるクロストークなどの
影響をより低減して良好な表示を得る場合であり、これ
に加えて、層間絶縁膜の露光および現像後、前記感光性
透明アクリル樹脂に使用する感光剤に対して、基板全面
に露光を行い、不要な感光剤を完全に反応させること
で、透明度の高い層間絶縁膜とする場合である。
表示装置におけるアクティブマトリクス基板の1画素部
分の構成を示す平面図である。
には、複数の画素電極51がマトリクス状に設けられて
おり、これらの画素電極51の周囲を通り、互いに直交
差するように、各ゲート配線52とソース配線53が設
けられている。これらのゲート配線52とソース配線5
3はその一部が画素電極51の外周部分とオーバーラッ
プしている。また、これらのゲート配線52とソース配
線53の交差部分において、画素電極51に接続される
スイッチング素子としてのTFT54が設けられてい
る。このTFT54のゲート電極にはゲート配線52が
接続され、ゲート電極に入力される信号によってTFT
54が駆動制御される。また、TFT54のソース電極
にはソース配線53が接続され、TFT54のソース電
極にデータ信号が入力される。さらに、TFT54のド
レイン電極は、接続電極55さらにコンタクトホール5
6を介して画素電極51と接続されるとともに、接続電
極55を介して付加容量の一方の電極である付加容量電
極55aと接続されている。この付加容量の他方の電極
である付加容量対向電極57は共通配線に接続されてい
る。
けるアクティブマトリクス基板のC−C’断面図であ
る。
に、図9のゲート配線52に接続されたゲート電極62
が設けられ、その上を覆ってゲート絶縁膜63が設けら
れている。その上にはゲート電極62と重畳するように
半導体層64が設けられ、その中央部上にチャネル保護
層65が設けられている。このチャネル保護層65の両
端部および半導体層64の一部を覆い、チャネル保護層
65上で分断された状態で、ソース電極66aおよびド
レイン電極66bとなるn+Si層が設けられている。
一方のn+Si層であるソース電極66aの端部上に
は、透明導電膜67aと金属層67bとが設けられて2
層構造のソース配線53となっている。また、他方のn
+Si層であるドレイン電極66bの端部上には、透明
導電膜67a’と金属層67b’とが設けられ、透明導
電膜67a’は延長されて、ドレイン電極66bと画素
電極51とを接続するとともに付加容量の一方の電極で
ある付加容量電極55aに接続される接続電極55とな
っている。さらに、TFT54、ゲート配線52および
ソース配線53、接続電極55の上部を覆って、感光部
分が現像液に溶解する透明度の高い透明アクリル樹脂
(感光性透明アクリル樹脂)からなる層間絶縁膜68が
設けられている。
となる透明導電膜が設けられ、層間絶縁膜68を貫くコ
ンタクトホール66を介して、接続電極55である透明
導電膜67a’によりTFT54のドレイン電極66b
と接続されている。
トリクス基板が構成され、以下のようにして製造するこ
とができる。
1上に、Ta,Al,Mo,W,Crなどよりなるゲー
ト電極62、SiNX,SiO2,Ta2O5などよりなる
ゲート絶縁膜63、半導体膜(i−Si)64、SiN
X,Ta2O5などよりなるチャネル保護膜65、ソース
電極66aおよびドレイン電極66bとなるn+Si層
を順次成膜して形成する。さらに、ソース配線53およ
び接続電極55を構成する透明導電膜67a,67a’
および、Ta,Al,MoW,Crなどよりなる金属
膜67b,67b’を、スパッタ法により順次成膜して
所定形状にパターニングする。本実施形態7において
も、ソース配線53を構成する金属膜67b,67b’
と透明導電膜67a,67a’であるITO膜の2層構
造とした。この構成には、仮にソース配線53を構成す
る金属膜67b,67b’に欠損があったとしても、I
TO膜によって電気的に接続されるためにソース配線5
3の断線を少なくすることができるという利点がある。
感光性のアクリル樹脂をスピン塗布法により例えば2μ
mの膜厚で形成する。この感光性のアクリル樹脂に対し
て、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68を貫通するコンタクトホール56などが形成され
る。
タクトホール56上に、画素電極51となる透明導電膜
をスパッタ法により形成し、これをパターニングする。
これにより、画素電極51は、層間絶縁膜68を貫くコ
ンタクトホール56を介して、TFT54のドレイン電
極66bと接続されている透明導電膜67a’と接続さ
れることになる。このようにして、本実施形態7のアク
ティブマトリクス基板を製造することができる。
する材料として、感光部分が現像液に溶解する透明度の
高い感光性透明アクリル樹脂(ポジ型感光性アクリル系
樹脂)を用いる。
えば、メタクリル酸とグリシジルメタクリレートとの共
重合体からなるベースポリマーに、ナフトキノンジアジ
ド系ポジ型感光剤を混合した材料が好ましい。この樹脂
はグリシジル基を含むので、加熱によって架橋(硬化)
することができる。硬化後の物性として、誘電率:約
3.4程度、400nm〜800nmの波長範囲の光に
対する透過率:90%以上が得られる。また、i線(3
65nm)の紫外線を照射することより、短時間で脱色
することができる。また、パターニングには、i線以外
の紫外線を用いることができる。本実施形態で使用し
た、感光性アクリル系樹脂の耐熱温度は概ね280℃な
ので、約250℃〜280℃以下の温度条件で、層間絶
縁膜形成後の画素電極の形成等のプロセスを行うことに
よって、層間絶縁膜の劣化は抑制できる。
脂による層間絶縁膜68の形成工程を、以下にさらに詳
しく説明する。
感光性透明アクリル樹脂材料を含んだ溶液を基板上にス
ピン塗布し、プリベーキング、パターン露光、アルカリ
現像、純水洗浄の順に一連の通常のフォトパターニング
工程と同様に行う。
ル樹脂を含んだ溶液をスピン塗布法により、3μmの膜
厚に形成する。この場合、粘度29.0cpのアクリル
樹脂をスピン回転数900〜1100rpmで塗布す
る。そうすることにより、画素電極が平坦化されて従来
のような段差が無くなって液晶の配向不良が抑制され、
表示品位が向上する。続いて、基板を約100℃に加熱
して感光性透明アクリル樹脂の溶媒(乳酸エチル、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなど)
の乾燥を行った。続いて、この感光性透明アクリル樹脂
に対して所望のパターンに従って露光を行い、アルカリ
性の溶液(テトラメチルアンモニウムヒドロオキサイ
ド;以下TMAHという)などにより現像処理を行っ
た。このアルカリ性の溶液により、露光された部分がエ
ッチングされ、層間絶縁膜68を貫通するコンタクトホ
ール56を形成することができた。現像液(TMAHの
場合)の濃度は0.1〜1.0mol%が好ましい。そ
の濃度が1.0mol%以上であると、露光しない部分
の感光性透明アクリル樹脂の膜厚の減少量が大きく、膜
厚の制御が難しくなる。現像液の濃度が2.4mol%
と高濃度で使用すると、現像のヌキの部分にアクリル樹
脂の変質物が残さとして残り、コンタクト不良が生じ
る。また、濃度が0.1mol%より低いと、現像液を
循環して繰り返し使用する方式の現像装置では濃度の変
動が大きいために濃度制御が難しくなる。
液を洗浄する。このように感光性透明アクリル樹脂はス
ピン塗布法により形成できるので、数μmの膜厚であっ
てもスピンコーターの回転速度と感光性透明アクリル樹
脂の粘度を適度に選ぶことにより容易に膜厚を均一に形
成することが可能である。また、コンタクトホール部の
テーパ形状は、パターン露光時の露光量と現像液濃度、
現像時間を適度に選ぶことにより緩やかな形状を得るこ
とができる。
る感光剤の種類(例えばナフトキノンジアジト系感光
剤、ナフトキノンジアジド系ポジ型感光剤)や量によっ
ては、樹脂が着色して見えることがある。そのため、基
板全面に露光を行い、樹脂に含まれる着色している不要
な感光剤を完全に反応させて、可視領域での光吸収をな
くし、アクリル樹脂の透明化を図る。感光剤としてナフ
トキシジアジド系ポジ型感光剤または/およびナフトキ
ノンジアジド系感光剤などを含む。ここで、アクリル樹
脂の膜厚を3μm塗布した後、透過光の波長(nm)に
対する、表面を露光した場合の露光前後の透過率の変化
を図11に示している。図11からも解るように、例え
ば透過光の波長400nmにおいて、紫外光などの光を
照射しなかった場合、その透過率が65パーセントであ
ったものが、光照射後にはその透過率が90パーセント
以上に改善されている。この場合、露光は基板の前面か
ら行うが、裏面からの露光を併用することにより短時間
でこの処理を完了することができ、装置スループットの
向上に寄与することができる。
り樹脂を硬化させる。つまり、樹脂を硬化させるために
基板をホットプレート上またはクリーンオーブン内に設
置し、約200℃で加熱を行う。
により、従来のようなエッチング、レジスト剥離工程を
経ずにフォト工程のみで、層間絶縁膜68および、この
層間絶縁膜68上に形成された画素電極とスイッチング
素子のドレイン電極とを接続するための層間絶縁膜68
を貫くコンタクトホール56を形成することができて製
造工程が簡略化される。このときの感光性透明アクリル
樹脂の膜厚は、樹脂溶液の粘度とスピン塗布時のスピン
コーターの回転速度を適当に選ぶことにより、0.05
μmから10μmまでの必要とされる膜厚(本実施形態
7の場合には3μm、膜厚が厚くなればその分だけ光透
過率が低下して着色してくる)に均一に形成することが
できる。
の感光性透明アクリル樹脂上に50〜150nmの膜厚
に成膜し、パターニングを行い画素電極51を形成す
る。この画素電極51であるITO膜の膜厚が50nm
以上であれば、このITO膜の表面隙間からの薬液の侵
入を防ぐことができ、剥離液に使用する薬液(ジメチル
スルホキシド等)によって生ずる樹脂の膨潤を抑制する
のに効果が得られた。以上の製造方法により、本実施形
態7のアクティブマトリクス基板を作製することができ
る。
間絶縁膜68の存在により、ソース配線およびゲート配
線部分以外は画素開口部分となる高光透過率の高開口率
の明るい液晶表示装置を実現することができる。
が可能になり、下層の配線およびスイッチング素子によ
る段差の影響をなくすることができ、従来、段差部で起
こっていた画素電極のドレイン側の断線をなくすること
ができ、欠陥画素を減少させることができる。また、こ
の段差による液晶の配向不良をも防止することができ
る。さらに、ソース配線53と画素電極51の間は層間
絶縁膜68を間に挟んで絶縁されているために、従来生
じていたソース配線53と画素電極51の間の電気的リ
ークによる欠陥絵素も減少することになる。
のに必要であった成膜、フォトレジストによるパターン
形成工程、エッチング工程、レジスト剥離工程、洗浄工
程が、本実施形態7においては樹脂形成工程のみで形成
することができ、製造工程が簡略化される。
形態7における層間絶縁膜68とその下地膜との間の密
着性を向上させる場合である。
として用いる感光性透明アクリル樹脂との密着性が良く
ない場合があるが、この場合に、図9の上記実施形態7
における感光性透明アクリル樹脂の塗布前の基板表面の
下地膜として、ゲート絶縁膜63、チャネル保護膜6
5、ソース電極66a、ドレイン電極66b、透明導電
膜67a,67a’および金属膜67b,67b’の表
面に、M型水銀ランプ(860W)を使用して酸素雰囲
気中で紫外光の照射を行ってその表面を荒らし、その
後、その荒れた表面上に感光性透明アクリル樹脂による
層間絶縁膜68を形成する。その他の形成工程は上記実
施形態7と同様な方法によりアクティブマトリクス基板
を作製する。この形成方法により、表面が荒れた下地膜
と感光性透明アクリル樹脂との間の密着性が向上するた
めに、下地膜と感光性透明アクリル樹脂による層間絶縁
膜68との界面に、例えばある種の薬品、例えばITO
をエッチングする塩酸と塩化鉄との混合液などが侵入す
ることによってこれらの膜間で膜剥がれが起こるという
従来の問題はなくなる。
の基板表面に紫外光を照射することにより、層間絶縁膜
68とその下地膜との間の密着性が向上し、プロセス中
の処理に対して安定なデバイスを実現することができ
る。
その下地膜との間の密着性を向上する方法として、層間
絶縁膜68を形成するための樹脂を塗布する前に、下地
膜の表面をシランカップリング剤で表面処理を行う方法
がある。シランカップリング剤のなかでも、ヘキサメチ
ルジシラザン、ジメチルジエトキシシラン、n−ブチル
トリメトキシシラン等が、特に密着性の改善効果が著し
い。例えば、下地膜として、窒化シリコン膜を用いた場
合、シランカップリング剤処理を行うことによって、無
処理の場合と比較して、約10%密着強度が向上した。
また、樹脂と下地膜との密着性が低い場合に起こる、樹
脂の架橋反応に伴う内部応力によって樹脂のパターンが
ずれるという現象が、シランカップリング剤処理を行う
ことによって完全に防止することができた。
うに下地膜に塗布してもよいし、層間絶縁膜を形成する
樹脂材料中にブレンドしてもよいし、これらを併用して
もよい。例えば、感光性アクリル系樹脂にジメチルエト
キシシランを1wt%添加することによって、シリコン
窒化膜との密着強度が70%向上した。
形態7における層間絶縁膜68とその上に成膜される画
素電極材料との間の密着性を向上させる場合である。
明アクリル樹脂による層間絶縁膜68を形成した後、ド
ライエッチング装置を用いて酸素プラズマにより、層間
絶縁膜68の表面から100〜500nmの膜厚まで灰
化処理を行った。この灰化処理においては、平行平板型
プラズマエッチング装置が使用され、RFパワー1.2
KW、圧力800mTorr、酸素流量300scc
m、温度70℃、RF印加時間120secの条件で、
アクリル樹脂の表面を灰化させる。このとき、酸素プラ
ズマ中で行ってその表面は有機物の酸化分解で水と二酸
化炭素が抜けて出て行き、荒れた状態となる。
パッタリングにより、この灰化処理を行って表面が荒れ
た感光性透明アクリル樹脂上に50〜150nmの膜厚
に成膜し、パターニングを行って画素電極51を形成す
ることで、アクティブマトリクス基板を作製する。この
灰化処理を行うことにより、画素電極51と、その下層
膜として表面が荒れた感光性透明アクリル樹脂による層
間絶縁膜68との密着性が大きく向上し、基板洗浄時に
超音波を印加してもこれらの膜の間で膜剥がれが無くな
った。上記灰化処理膜厚であるが、100nmより薄い
場合には効果が得られず、また、500nmよりも厚い
場合には、感光性透明アクリル樹脂の膜減りが大きすぎ
るために、基板内での感光性透明アクリル樹脂の膜厚に
ばらつきが大きくなりすぎて、表示上問題となる。上記
のドライエッチング装置はバレル方式、RIE方式など
その方式によらず密着性改善効果が得られた。
材料を成膜する前に酸素プラズマによりその表面を灰化
することにより、この層間絶縁膜68とその上に成膜さ
れる画素電極材料との間の密着性が向上し、プロセス中
の処理に対してより安定なデバイスを実現することがで
きる。さらに、この灰化処理を行うことにより、コンタ
クトホール部の残留物を除去することができるので、コ
ンタクトホール部における接続不良の発生を抑制する効
果もある。
る樹脂の架橋処理の後で灰化処理を行った。樹脂の架橋
反応はガスの発生を伴うので、樹脂の架橋処理を行う前
に灰化処理を行うよりも、架橋処理後に灰化処理を行う
ことによって、灰化処理が安定するという効果がある。
よる透過型液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の
1画素部分の構成を図14に示す。また、図14のアク
ティブマトリクス基板のD−D’に沿った断面図を図1
5に示す。なお、図1及び図2と同様の機能を有する部
材には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
は、TFT24と画素電極21とのコンタクトと、付加
容量電極25aと画素電極21とのコンタクトとを、そ
れぞれコンタクトホール26aと26bを介して取って
いる。また、ソース配線23を金属からなる単層で形成
した。勿論、2層以上の多層構造としてもよい。付加容
量電極25aは、これまでの実施形態と同様に、ソース
配線23と同じ材料を用い、同一の工程で形成した。層
間絶縁膜38を貫くコンタクトホール26a及び26b
の形成位置は、それぞれ、ドレイン電極36bに一部が
重なるように形成された金属電極23b上部および付加
容量電極25a上とした。すなわち、コンタクトホール
26a及び26bは、何れも遮光性を有する金属電極上
に形成されている。
以下の利点を有する。本発明で用いられる層間絶縁膜3
8の膜厚は従来に比べて非常に厚く、例えば、3μmで
ある。この厚さは、典型的な液晶層の厚さ(セルギャッ
プ)4.5μmと同等であるので、コンタクトホール2
6aおよび26bの周辺に液晶分子の配向乱れによる光
漏れが生じる。従って、コンタクトホール26aおよび
26bを透過型液晶表示装置の開口部に形成すると、光
漏れによってコントラストの低下が生じる。これに対
し、本実施形態のアクティブマトリクス基板では、付加
容量を形成する一方の電極である付加容量電極25aで
コンタクトホール26bの近傍を遮光するとともに、金
属電極23bでコンタクトホール26aの近傍を遮光し
ているので、コンタクトホール25a及び25bによる
コントラストの低下の問題を防止できる。また、付加容
量対向電極27を付加容量電極25aからはみ出さない
ように形成することによって、更に開口率を向上するこ
とができる。
方式について説明したが、Cs−on−Gate方式で
も同様の効果が得られる。
素電極と各配線をオーバーラップさせて液晶表示の開口
率の向上および液晶の配向不良の抑制を図ることができ
るとともに製造工程が簡略化でき、かつ各配線と画素電
極との間の容量成分が表示に与えるクロストークなどの
影響をより低減して良好な表示を得ることができる。ま
た、これに加えて、広視野角化を図ることができる。
画素電極の表面が平坦なために液晶の配向乱れが無くな
ったこと、また、配線電界によるディスクリネーション
ラインがなくなったこと、また、隣接する開口部の間隔
が約数μmから十数μmであるのに対し、層間絶縁膜を
数μmの厚膜に形成することによって、バックライトか
らの斜め光を有効に利用できること、さらには、コント
ラストが大きくなったこと(10.4インチのSVGA
で1:300以上)などが挙げられる。そのために、液
晶の屈折率異方性(△n)×セル厚(d)であるリタデ
ーションの値を小さくすることが可能になった。ここで
は主にセル厚dを変えている。一般に、△n×dを小さ
くすると視野角が広くなるが、コントラストが悪くなっ
てしまう。ところが、本発明においては、画素電極と各
配線との間に従来設けていたマージンを無くすことで、
画素電極が大きくなり、例えば、10.4インチVGA
では、開口率が65パーセントから85パーセントとな
って20ポイント(約30%)増え、その明るさも1.
5倍以上となった。また、12.1インチXGAでは、
開口率が55%から80%に大幅に改善される。これ
は、例えば、従来の構成において、ソース配線幅が6μ
m、ソース配線と絵素電極との間隔が3μm、貼り合わ
せ精度が5μmとすると、隣接する開口部の間隔として
22μm以上必要であったのに対し、ソース配線に絵素
電極を重ねる構成を用いれば、隣接する開口部の間隔は
ソース配線の幅6μmとすることがで、表示に寄与しな
い領域の面積を大幅に減少できるので、開口率を大幅に
向上できる。
の一方の電極(付加容量電極)が付加容量共通配線を通
じて対向電極に接続される構造の透過型液晶表示装置に
ついて説明したが、付加容量電極が、隣接する画素のゲ
ート配線22である構造としても同様の効果が得られ
る。この場合を図12および図13のCs−on−Ga
te方式の液晶表示装置に示している。このCs−on
−Gate方式とは、直前または次のゲート配線22と
画素電極21とを重ねて付加容量Csを形成する方式で
ある。このとき、画素電極21は自段ゲートには少しし
かのせず、直前または次のゲートに大きくのせるのが望
ましい。
ン塗布法により透明度の高い感光性透明アクリル樹脂を
塗布した後、これをパターニングして層間絶縁膜を形成
すると共に、この層間絶縁膜を貫いて該接続電極に達す
るコンタクトホールを形成したものを用いているが、ス
ピン塗布法に限らず他の塗布法、例えばロールコート法
(凹凸の付いたロールとベルトの間に、塗布面をロール
側にして基板部を通す。この凹凸の程度で塗布する厚さ
が決定される。)およびスロットコート法(吐出口の下
に基板部を通す。この吐出口の幅で塗布する厚さが決定
される。)であっても本発明の効果を奏することができ
る。
に露光プロセスで用いられる紫外線の輝線であるi線
(波長365nm)、h線(波長405nm)、g線
(波長436nm)のうちで、最も波長の短いi線(波
長365nm)を用いる。これにより、光照射時間を短
くすることができ、実施形態7の脱色効率も高く、ま
た、実施形態8の表面を荒らす効率も高い。
縁膜を設けて画素電極とソース配線の容量と、中間調表
示時の液晶容量との比である上記式(1)で表される容
量比を10%以下とすることにより、ソース配線と画素
電極との間の容量が十分小さいので信号透過率が抑制さ
れ、これにより、各配線と画素電極との間の容量成分が
表示に与えるクロストークなどの影響を低減して良好な
表示が得られる。
10%以下とすると、ソース電極と画素電極との間の容
量が十分小さいので、さらに縦クロストークの低減の効
果がある。
示の場合と、中間調表示の中に縦方向の占有率が33%
である黒ウィンドーパターンを表示させた場合の、中間
調表示部の液晶に印加される電圧の実効値差を0.6%
以下とすることにより、ソース配線と画素電極との間の
容量は十分小さいので信号透過率が抑制され、これによ
り、各配線と画素電極との間の容量成分が表示に与える
クロストークなどの影響をより低減して良好な表示が得
られる。
ルは、付加容量配線またはゲート配線の上部に形成する
ことにより、光漏れが付加容量部分で遮光されてコント
ラスト比を向上できる。
以上オーバーラップさせると、開口率を向上できると共
に、その加工精度も良好である。また、層間絶縁膜の膜
厚を1.5μm(好ましくは2.0μm)以上にする
と、画素電極とソース配線とを1μm以上オーバーラッ
プさせても、ソース配線と画素電極との間の容量を十分
小さくすることができ、良好な表示を得ることができ
る。
もののみならず、各画素電極を縦ストライプに配列し、
各画素電極の形状をゲート配線に平行な辺に比べてソー
ス配線に平行な辺が長い長方形にした場合でも、良好な
表示が得られる。従って、ノートブック型パーソナルコ
ンピューターなどに用いられる大型液晶表示装置におい
ても、縦クロストークが無く開口率が高い液晶表示装置
を実現することができる。
信号の極性を、1水平期間毎に反転させて駆動を行う
と、さらに縦クロストークの発生を抑制できる。
信号の極性を、隣同士でお互いに反転させ、さらに1水
平期間毎に反転させて駆動を行うと、さらに縦クロスト
ークの発生を抑制できる。
水平期間毎に極性が反転したデータ信号と同期させて反
転させると、ソース信号の振幅を小さく抑えることがで
き、さらに縦クロストークの発生を抑制できる。
縁膜を設けて容量を形成するための電極とソース配線の
容量と、容量を形成するための電極で形成される容量と
の比である容量比を10%以下とすることにより、ソー
ス配線と容量を形成するための電極との間の容量が十分
小さくなり信号透過率を抑制できる。
けるアクティブマトリクス基板の1画素部分の構成を示
す平面図である。
マトリクス基板のA−A’断面図である。
けるアクティブマトリクス基板の1画素部分の構成を示
す平面図である。
マトリクス基板のB−B’断面図である。
けるアクティブマトリクス基板の一部断面図である。
と従来の液晶表示装置とにおける液晶の充電率差と容量
比との関係を示す図である。
場合のデータ信号の波形図、(b)は従来のフィールド
反転の場合のデータ信号の波形図である。
ける液晶の容量比とオーバーラップ幅との関係を示す図
である。
けるアクティブマトリクス基板の1画素部分の構成を示
す平面図である。
ブマトリクス基板のC−C’断面図である。
おいて、アクリル樹脂の透過光の波長(nm)に対する
露光前後の透過率の変化を示す図である。
構成を示す回路図である。
示装置に適用した場合のアクティブマトリクス基板の1
画素部分の構成を示す平面図である。
におけるアクティブマトリクス基板の1画素部分の構成
を示す平面図である。
ィブマトリクス基板のD−D’断面図である。
晶表示装置の構成を示す回路図である。
リクス基板のTFT部分の断面図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配
線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイッチ
ング素子とを有し、該スイッチング素子は該ゲート配線
に接続されたゲート電極と、該ソース配線に接続された
ソース電極と、液晶層に電圧を印加するための画素電極
に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示装置であ
って、 該スイッチング素子、該ゲート配線および該ソース配線
の上部に、層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に該
画素電極が設けられ、 下記式(1)で表される容量比が、10%以下である液
晶表示装置; 容量比=Csd/(Csd+Cls) ・・・(1) 但し、Csdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示す。 - 【請求項2】 前記液晶層に印加される電圧を保持する
ための付加容量をさらに有し、下記式(2)で表される
容量比が、10%以下である請求項1に記載の液晶表示
装置; 容量比=Csd/(Csd+Cls+Cs) ・・・(2) 但し、Csdは画素電極とソース配線との間の容量値を示
し、Clsは各画素を構成する液晶の中間調表示における
容量値を示し、Csは各画素を構成する付加容量の容量
値を示す。 - 【請求項3】 ゲート配線と、ソース配線と、ゲート配
線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイッチ
ング素子とを有し、該スイッチング素子は該ゲート配線
に接続されたゲート電極と、該ソース配線に接続された
ソース電極と、液晶層に電圧を印加するための画素電極
に接続されたドレイン電極とを有する液晶表示装置であ
って、 該スイッチング素子、該ゲート配線および該ソース配線
の上部に、層間絶縁膜が設けられ、該層間絶縁膜上に該
画素電極が設けられ、 充電率差が0.6%以下である液晶表示装置。 - 【請求項4】 前記コンタクトホールは、付加容量対向
電極またはゲート配線の上部に形成されている請求項1
ないし3のうちいずれかに記載の液晶表示装置。 - 【請求項5】 前記画素電極と、前記ソース配線および
前記ゲート配線のうち少なくともいずれかとが、配線幅
方向に1μm以上重なって設けられている請求項1また
は4に記載の液晶表示装置。 - 【請求項6】 前記層間絶縁膜の膜厚が1.5μm以上
である請求項1、3、5のうちいずれかに記載の液晶表
示装置。 - 【請求項7】 前記画素電極の形状が、前記ゲート配線
に平行な辺に比べてソース配線に平行な辺の方が長い長
方形状である請求項1ないし6のうちいずれかに記載の
液晶表示装置。 - 【請求項8】 1水平期間毎に極性が反転したデータ信
号を、前記ソース配線に出力し前記スイッチング素子を
介して前記画素電極に供給して表示駆動する表示駆動手
段が設けられた請求項1または3に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項9】 横方向に隣接する画素電極に入力する信
号を互いに反転させ、更に1水平期間毎に極性が反転し
たデータ信号を、ソース配線に出力し前記スイッチング
素子を介して前記画素電極に供給して表示駆動する表示
駆動手段が設けられた請求項8に記載の液晶表示装置。 - 【請求項10】 対向電極に印加される信号を、1水平
期間毎に極性が反転したデータ信号と同期させて反転し
た信号を供給して表示駆動する表示駆動手段が設けられ
た請求項8に記載の液晶表示装置。 - 【請求項11】 ゲート配線と、ソース配線と、ゲート
配線とソース配線との交差部の近傍に設けられたスイッ
チング素子とを有し、該スイッチング素子は該ゲート配
線に接続されたゲート電極と、該ソース配線に接続され
たソース電極と、容量を形成するための電極に接続され
たドレイン電極とを有するアクティブマトリクス基板で
あって、 該スイッチング素子、該ゲート配線および該ソース配線
の上部に、層間絶縁膜が設けられ、該容量を形成するた
めの電極が該層間絶縁膜上に設けられ、 下記式(3)で表される容量比が、10%以下であるア
クティブマトリクス基板; 容量比=Csd/(Csd+Cls) ・・・(3) 但し、Csdは容量を形成するための電極とソース配線と
の間の容量値を示し、Clsは各容量形成用電極で形成さ
れる容量値を示す。
Priority Applications (1)
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JP22022098A JP3253589B2 (ja) | 1995-08-11 | 1998-08-04 | 液晶表示装置 |
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JP7-254043 | 1995-09-29 | ||
JP22022098A JP3253589B2 (ja) | 1995-08-11 | 1998-08-04 | 液晶表示装置 |
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---|---|---|---|
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Related Child Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001044409A Division JP2001290172A (ja) | 1995-08-11 | 2001-02-21 | 液晶表示装置 |
JP2001044410A Division JP3541014B2 (ja) | 1995-08-11 | 2001-02-21 | 液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11119262A true JPH11119262A (ja) | 1999-04-30 |
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ID=27328627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032977A (ja) * | 1999-06-04 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 電気光学装置 |
US8890172B2 (en) | 1999-06-04 | 2014-11-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing an electro-optical device |
-
1998
- 1998-08-04 JP JP22022098A patent/JP3253589B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032977A (ja) * | 1999-06-04 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 電気光学装置 |
JP4515349B2 (ja) * | 1999-06-04 | 2010-07-28 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 電気光学装置 |
US8890172B2 (en) | 1999-06-04 | 2014-11-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing an electro-optical device |
US9293726B2 (en) | 1999-06-04 | 2016-03-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing an electro-optical device |
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