JPH08152612A

JPH08152612A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH08152612A
Application number: JP29689494A
Authority: JP
Inventors: Toshio Shimada; 敏男島田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-30
Filing date: 1994-11-30
Publication date: 1996-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】液晶表示装置の遮光層での反射を抑え、反射
光による視認の妨害を無くし、表示品位を向上する。【構成】ＩＴＯからなる補助容量電極（１１）が全面
的に形成され、補助容量電極（１１）上にＣｒからなる
遮光層（１２）が形成された状態で、４００℃程度のべ
ーキングを行い、補助容量電極（１１）と遮光層（１
２）の界面に低反射のＣｒＯ2を選択的に形成してい
る。これにより、ＴＦＴアレイ基板の下方から入射する
周囲光の反射が抑えられ見やすい画面が得られるととも
に、ベーキング工程を追加するのみで製造されるので、
製造コストが低い。

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し、特
に、遮光層の反射を抑えて画面を見やすくした液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は薄型、軽量、低消費電力
などの特徴があり、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で実
用化が進んでいる。特に、スイッチング素子として、薄
膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略す）を用いたアクテ
ィブマトリクス型は、原理的にデューティ比１００％の
スタティック駆動をマルチプレクス的に行うことがで
き、大画面、高精細な動画ディスプレイに使用されてい
る。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
一対の透明な基板間に対向配置された透明電極間に液晶
が装填された画素容量に、所望の電圧が印加可能に構成
された表示画素がマトリクス状に配列されてなる。透明
電極はそれぞれ透明基板により支持され、一方はマトリ
クス状に形成された画素電極であり、他方は全面的に形
成された共通電極である。各画素電極にはそれぞれ薄膜
トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）が接続
され、入力信号電圧が選択される。各ＴＦＴは線順次走
査により選択されて、同一行について一斉にＯＮされ、
これに同期したデータ信号電圧が各画素電極に印加され
る。共通電極も所定の電圧に設定され、画素容量に印加
された電圧はＴＦＴのＯＦＦ抵抗により次フィールドで
書き換えられるまで保持され、液晶層に一定の電界が形
成される。液晶は静電的に反応して光学的状態が変化
し、透過光が変調される。画素ごとに変調された透過光
は、合成して視認され、表示画像として観察される。

【０００４】以下、ＴＦＴとして、半導体層に対してゲ
ートを上層に配した正スタガー型を用いた液晶表示装置
について、従来例を説明する。図４は、単位画素部分の
平面図（ａ）と、そのＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）で
ある。ガラスなどの基板（５０）上には、酸化インジウ
ム・スズ（ＩＴＯ：indium tin oxide）からなる透明導
電物により補助容量電極（５１）が形成され、補助容量
電極（５１）上の一部には、Ｃｒからなる遮光層（５
２）が形成されている。遮光層（５２）上には層間絶縁
層（５３）が形成され、層間絶縁層（５３）上には、画
素電極（５４Ｐ）、ドレインライン（５４Ｌ）、ＴＦＴ
のソース電極（５４Ｓ）及びドレイン電極（５４Ｄ）
が、ＩＴＯにより形成されている。ソース電極（５４
Ｓ）とドレイン電極（５４Ｄ）上には、ソース・ドレイ
ン領域上のＮ+ａ−Ｓｉ（５５Ｎ）を介してａ−Ｓｉ層
（５５）、ゲート絶縁層（５６）及びゲート電極（５７
Ｇ）が同一のパターンで積層されてＴＦＴを構成してい
る。ゲートライン（５７Ｌ）は、ＴＦＴ部と同一の構造
で、下層にａ−Ｓｉ層（５５）とゲート絶縁層（５６）
を配した積層体からなる。画素電極（５４Ｐ）は、平面
的に、ゲートライン（５７Ｌ）とドレインライン（５４
Ｌ）に囲まれた領域に位置し、更に、遮光層（５２）
は、画素電極（５４Ｐ）の周辺及びＴＦＴが配置された
領域に形成され、ブラックマトリクス（ＢＭ）として機
能し、画素電極（５４Ｐ）周辺の変調されない光を遮断
してコントラスト比を向上している。

【０００５】以上の構成のＴＦＴアレイ基板の上には更
に、液晶層を介して、共通電極が形成された対向基板が
配置され、液晶層及び共通電極が画素電極（５４Ｐ）に
より規格されて画素容量を構成し、液晶表示装置に完成
される。補助容量電極（５１）は、基板に全面的に形成
されて、画素電極（５４Ｐ）との対向部分の全域で補助
容量を形成している。また、遮光層（５２）は、補助容
量電極（５１）上に形成され、ＢＭをＴＦＴアレイ基板
側に形成して開口率を向上した、いわゆる、ＢＭオンＴ
ＦＴアレイ基板構造を実現している。即ち、対向基板側
にＢＭを形成した場合の、貼り合わせずれを考慮した５
〜１０μｍのマージンを無くし、ＴＦＴアレイ基板側で
の画素電極（５４Ｐ）と遮光層（５２）との位置合わせ
ずれを考慮した３〜４μｍのマージンをもってＢＭの形
成を成し遂げ、これらの有効表示領域の得失の結果、開
口率が向上されているものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】遮光層（５２）の材料
であるＣｒは反射率が高く、画素用量間に形成されたＢ
Ｍによって周囲光が反射されると、視認の妨害、あるい
は、コントラスト比の低下などをもたらし、表示品位の
低下の原因となっていた。特に、ＴＦＴアレイ基板の下
方から観察する構成では、画素容量領域間の全域で周囲
光が反射されるため、非常に見にくい画面となってい
た。また、ノーマリ・ホワイト・モードでは、ＴＦＴア
レイ基板の上方から観察する場合であっても、画素容量
の領域外に対向基板側から入射する周囲光は、液晶層を
通り抜けてゲートライン（５７Ｌ）で反射されるか、あ
るいは、ＩＴＯのドレインライン（５４Ｌ）を通り抜け
て遮光層（５２）で反射され、同じ光路を逆進して射出
されるため、やはり視認性を低下させていた。

【０００７】一方、このような問題を防ぐために、反射
率の低いＣｒＯXを用い、Ｃｒ／ＣｒＯXの積層構造によ
り遮光層を形成したものがある。即ち、遮光性の高いＣ
ｒを厚く１０００Å程度の膜厚に形成するとともに、表
示画面となる側に反射防止用のＣｒＯXを５００Å程度
の厚さに形成することにより、反射光による視認性の低
下を防止するものである。このようなＣｒ／ＣｒＯXの
積層体は、例えば、Ｃｒのスパッタリングにおいて、一
定時間、チャンバ内に酸素を流入することにより、Ｃｒ
の一部をＣｒＯXにして成膜される。しかし、この方法
では、チャンバ内にＡｒを流入する系の他に、酸素を流
入する系、及び、これを制御する系が必要となり、成膜
装置が大がかりになり、コスト的に負担が大きかった。

【０００８】またこの場合、遮光層（５２）は、Ｃｒ／
ＣｒＯXを、硝酸セリウムアンモニウムと硝酸あるいは
過塩素酸の混合液を用いてエッチングすることにより形
成されるが、ＣｒとＣｒＯXでエッチングレートが異な
っており、特に、下層のＣｒＯXのエッチング不良が生
じやすくなる。ＣｒＯXの残渣があると、表示領域に黒
点として現れて表示品位の低下につながるため、エッチ
ング時間を十分に長くする、あるいは、成膜の段階でＣ
ｒとＣｒＯXの膜厚比を高精度に制御してエッチング時
間を最適に設定するなどが要される。しかし、エッチン
グ時間の延長はスループットの低下をもたらし、また、
エッチング時間の最適設定には成膜装置の改良が必要と
なり、コスト的に負担が大きくなる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこの課題を解決
するために成され、第１に、基板上に全面的に形成され
た透明導電物からなる補助容量電極と、該補助容量電極
上の一部に形成された遮光層と、該遮光層上に形成され
た層間絶縁層と、該層間絶縁層上に形成された複数の画
素電極と、該各画素電極に接続された薄膜トランジスタ
とを有する液晶表示装置において、前記補助容量電極と
前記遮光層との接触界面には、前記遮光層の表面が酸化
された膜が形成されている構成とした。

【００１０】第２に、第１の構成において、前記補助容
量電極は、インジウムとスズの酸化物合金からなる透明
導電物により形成され、前記遮光層はＣｒにより形成さ
れ、前記遮光層の表面が酸化された膜は、加熱処理によ
り形成されたＣｒの酸化膜である構成とした。

【００１１】

【作用】前記第１の構成で、遮光層と補助容量電極との
接触界面に、遮光層の表面酸化膜を形成することによ
り、薄膜トランジスタが形成された基板の下方からの光
について、遮光層表面での反射が抑えられ、視認性の良
好な画面が得られる。前記第２の構成で、遮光層を構成
するＣｒ層と補助容量電極を構成するインジウム・スズ
の酸化物合金との接触界面に、加熱処理により生成した
Ｃｒの酸化膜を形成することにより、薄膜トランジスタ
が形成された基板の下方から入射した光の反射が抑えら
れ、視認性が向上する。また、Ｃｒの酸化膜は、Ｃｒと
インジウム・スズの酸化物合金が接触した状態で加熱す
ることにより成膜されるので、特別の装置が不要とな
り、コストの増大が避けられる。

【００１２】

【実施例】続いて、本発明の実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は液晶表示装置の単位画素の平面図で
あり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。透
明な基板（１０）上にはＩＴＯのメタルマスクスパッタ
リングにより、表示画面領域の全域に補助容量電極（１
１）が形成され、補助容量電極（１１）上には、Ｃｒの
スパッタリングとフォトエッチにより画素容量間の全域
に遮光層（１２）が形成され、ＢＭとなっている。補助
容量電極（１１）と遮光層（１２）の界面には、ベーキ
ングにより生成したＣｒＯXよりなる反射防止膜（１２
ｏｘ）が形成されている。

【００１３】ここで、ＩＴＯのスパッタリングは、イン
ジウムとスズのターゲットを備えたチャンバ内で、表示
画面の周辺領域にメタルマスクを施し、圧力を０．７５
ｐａ、温度を２８５℃に設定した状態で、０．５５ｋｗ
の直流放電により電界を形成し、Ａｒガスを２００ｓｃ
ｃｍ、Ｏ2ガスを２．０ｓｃｃｍの流量で導入すること
により行われ、１４００Åの厚さに成膜される。

【００１４】Ｃｒのスパッタリングは、Ｃｒのターゲッ
トを備えたチャンバ内で、圧力を０．４０ｐａ、温度を
２００℃に設定した状態で、１．３０ｋｗの直流放電に
より電界を形成し、Ａｒガスを８０ｓｃｃｍの流量で導
入することにより行われ、２０００Åの厚さに成膜され
る。また、ＣｒＯXを生成するベーキングは、ＩＴＯの
成膜、及び、Ｃｒのパターン形成後に、４００℃、３０
分間で行われ、これにより、ＣｒがＩＴＯ中の酸素によ
り酸化され、接触界面にＣｒＯXの薄膜が形成される。

【００１５】これら補助容量電極（１１）、遮光層（１
２）及び反射防止膜（１２ｏｘ）を覆う全面には、ＣＶ
ＤによりＳｉＯ2を積層して層間絶縁層（１３）が形成
され、層間絶縁層（１３）上にはＩＴＯのスパッタリン
グとフォトエッチにより、画素電極（１４Ｐ）とドレイ
ンライン（１４Ｌ）が形成され、それぞれソース電極
（１４Ｓ）部とドレイン電極（１４Ｄ）部をもって近接
されている。ソース電極（１４Ｓ）とドレイン電極（１
４Ｄ）が近接された領域上には、ソース・ドレイン領域
上のＮ+ａ−Ｓｉ層（１５Ｎ）を介して、ａ−Ｓｉ、Ｓ
ｉＮX及びＡｌを連続的に成膜し、同じパターンでエッ
チングすることにより、ａ−Ｓｉ層（１５）、ゲート絶
縁層（１６）及びゲート電極（１７Ｇ）が積層されてＴ
ＦＴを構成している。画素電極（１４Ｐ）の周辺、ドレ
インライン（１４Ｌ）に交差する領域には、ゲート電極
（１７Ｇ）と一体のゲートライン（１７Ｌ）が配され、
ＴＦＴ部と同様、下層にａ−Ｓｉ層（１５）とゲート絶
縁層（１６）が配された構造となっている。Ｎ+ａ−Ｓ
ｉ層（１５Ｎ）は、ＣＶＤによる成膜とフォトエッチ、
あるいは、ソース・ドレイン配線（１４）を成すＩＴＯ
中に、スパッタリング時に含有させた燐を、プラズマＣ
ＶＤによる成膜中にａ−Ｓｉに拡散させて、界面にＮ+
型の薄膜を形成したものである。

【００１６】以上のように電極が形成されたＴＦＴアレ
イ基板は、画素電極（１４Ｐ）により、画素容量を構成
するべく、共通電極を有した対向基板と所定の細隙をも
って貼り合わせ、内部に液晶を密封することにより、液
晶表示装置に完成される。図３に、前述の如くベーキン
グによりＣｒとＩＴＯの界面に形成したＣｒＯXの反射
率を示し、比較例として、従来通りの酸素を導入しなが
らＣｒを積層する成膜法により形成したＣｒＯXの反射
率及びＣｒ単層の反射率を示した。（ａ）は本発明のＣ
ｒＯX、（ｂ）は従来のＣｒＯX、（ｃ）はＣｒ単層につ
いて、波長４００ｎｍ〜６００ｎｍの光の反射率であ
る。図より、Ｃｒ単層では６０％前後の反射率があり表
示に悪影響がでるが、ＣｒＯXでは、可視領域において
２０％以下に抑えられ、良好な視認性が得られるのが分
かる。また、（ａ）と（ｂ）を比べて、本発明によるＣ
ｒＯXは、従来のＣｒＯXよりも更に特性が安定してい
る。これは、熱処理によりＣｒとＩＴＯの界面におい
て、ＩＴＯ中の酸素によりＣｒを酸化する本発明の成膜
法が、酸素を導入しながらＣｒをスパッタリングする従
来の成膜法よりも、質の良い膜が得られることを示して
いる。

【００１７】本発明では、図２の如く遮光層（１２）の
下側にＣｒＯXからなる反射防止膜（１２ｏｘ）を介在
させた構造とすることにより、ＴＦＴアレイ基板の下方
からの光の反射が抑えられ、遮光層（１２）で反射され
る光により視認が妨害されることがなくなる。このた
め、図１及び図２に示した液晶表示装置は、ＴＦＴアレ
イ基板側を観察者側に向けた構成とすることにより、視
認性の優れた表示画面が得られる。

【００１８】そして、このような構成の液晶表示装置
は、ＩＴＯからなる補助容量電極（１１）の形成、及
び、Ｃｒからなる遮光層（１２）の形成後に、前述のＣ
ｒＯXを成膜するための加熱処理の工程を追加するのみ
で製造される。このため、ＣｒＯXとＣｒを成膜するた
めの特別なスパッタリング装置が不要となり、コストの
増大を無くせるとともに、ＣｒＯXをエッチングするた
めのエッチング時間の延長も不要となり、スループット
の低下が避けられる。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
より、遮光層の下面に低反射の酸化膜を介在させたこと
により、周囲光の反射を抑えた液晶表示装置が得られ、
反射光による視認の妨害が無くなり、表示品位が向上し
た。また、このような液晶表示装置は、補助容量電極と
遮光層の形成後に、加熱処理の工程を追加して酸化膜を
形成するのみで製造されるため、コスト的にも有利であ
る。更に、酸化膜は、パターン形成が成された遮光層と
補助容量電極との接触界面に選択的に形成されるので、
酸化膜のエッチングが不要となり、スループットが向上
される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る液晶表示装置の単位画素
の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】本発明の作用効果を説明する特性図である。

【図４】従来の液晶表示装置の平面図と断面図である。

【符号の説明】

１０基板１１補助容量電極１２遮光層１３層間絶縁層１４ソース・ドレイン配線１５ａ−Ｓｉ１６ゲート絶縁層１７ゲート配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に全面的に形成された透明導電物
からなる補助容量電極と、該補助容量電極上の一部に形
成された遮光層と、該遮光層上に形成された層間絶縁層
と、該層間絶縁層上に形成された複数の画素電極と、該
各画素電極に接続された薄膜トランジスタとを有する液
晶表示装置において、前記補助容量電極と前記遮光層との接触界面には、前記
遮光層の表面が酸化された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】前記補助容量電極は、インジウムとスズ
の酸化物合金からなる透明導電物により形成され、前記
遮光層はＣｒにより形成され、前記遮光層の表面が酸化
された膜は、加熱処理により形成されたＣｒの酸化膜で
あることを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。