(57)【要約】 【課題】補助容量部の静電容量を確保しつつも、画素の表示有効エリアが広い液晶表示装置を提供する。【解決手段】ゲート絶縁膜の下層側にゲート電極が形成されるとともに、ゲート絶縁膜の上層側にドレイン電極及びソース電極が形成された薄膜トランジスタと、ゲート電極と同一層に形成された補助容量電極とを備えた液晶表示装置である。この液晶表示装置は、ゲート絶縁膜を介して補助容量電極と重畳するように形成された金属薄膜と、ソース電極及び金属薄膜の上層側に形成され、ソース電極の上面の少なくとも一部及び金属薄膜の上面の少なくとも一部にそれぞれコンタクトホールを有する層間絶縁膜と、層間絶縁膜の上層側に形成され、ソース電極と金属薄膜とをコンタクトホールを介して電気的に接続する透明性の画素電極とを備える。金属薄膜の上層側に形成されたコンタクトホールは、金属薄膜と画素電極とが重畳する領域に複数形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート絶縁膜の下層側にゲート電極が形成されるとともに、前記ゲート絶縁膜の上層側にドレイン電極及びソース電極が形成された薄膜トランジスタと、
前記ゲート電極と同一層に形成された補助容量電極と、を備えた液晶表示装置であって、
前記ゲート絶縁膜を介して前記補助容量電極と重畳するように形成された金属薄膜と、
前記ソース電極及び前記金属薄膜の上層側に形成され、前記ソース電極の上面の少なくとも一部及び前記金属薄膜の上面の少なくとも一部にそれぞれコンタクトホールを有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上層側に形成され、前記ソース電極と前記金属薄膜とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する透明性の画素電極と、を備え、
前記金属薄膜の上層側に形成された前記コンタクトホールは、前記金属薄膜と前記画素電極とが重畳する領域に複数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】
前記金属薄膜の上層側に形成された複数の前記コンタクトホールは、前記金属薄膜と前記画素電極とが重畳する領域にマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記ソース電極と前記金属薄膜とは、同一材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記層間絶縁膜が酸化シリコン膜であり、
前記画素電極がＩＴＯであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記層間絶縁膜が樹脂膜であり、
前記画素電極がＩＴＯであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【請求項６】
液晶層を介して前記画素電極に対向配置される対向電極を備え、
前記補助容量電極は、前記対向電極と等しい電位に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液晶表示装置は、液晶層を介してトランジスタパネルと対向パネルとが対向配置された構成になっている（例えば特許文献１参照）。図７は従来の薄膜トランジスタパネルの概略構成を示す透過平面図であり、図８は図７のＶIII−ＶIII断面図である。この図７及び図８に示すように、薄膜トランジスタパネル１００には、複数の走査ライン１０３と複数のデータライン１０４とが互いに交差するように設けられている。この走査ライン１０３とデータライン１０４とで囲まれた領域内には画素電極１０５が設けられている。複数の画素電極１０５は基板上にマトリクス状に配置されている。そして、画素電極１０５はスイッチング素子としての薄膜トランジスタ１０６を介して走査ライン１０３及びデータライン１０４に電気的に接続されている。
【０００３】
また、トランジスタ基板上には複数の補助容量ライン１０７が走査ライン１０３に沿って設けられている。補助容量ライン１０７は、画素電極１０５の上辺部及び側辺部に重なるように形成されている。また、補助容量ライン１０７と画素電極１０５との間には、二層の絶縁膜１０８，１０９が形成されている。補助容量ライン１０７と画素電極１０５とが対向して重なりあう領域に、両者間にあるゲート絶縁膜１０８、層間絶縁膜１０９とを誘電体とする補助容量部１１０が形成される。
【特許文献１】特開２００８−２１６６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上述の液晶表示装置では、補助容量ライン１０７を画素電極１０５の上辺部及び側辺部に重なるように配置することで画素電極１０５と補助容量ライン１０７との対向面積を増やし、補助容量部１１０の静電容量を十分なだけ確保している。しかしながら、対向面積が増やされるために、透明な画素電極１０５が不透明な補助容量ライン１０７に閉塞されてしまい、画素の開口率が低下してしまうことになっていた。画素の開口率が低下してしまうと、当該画素の表示有効エリアが狭まってしまう。
本発明の課題は、補助容量部の静電容量を確保しつつも、画素の表示有効エリアが広い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、
ゲート絶縁膜の下層側にゲート電極が形成されるとともに、前記ゲート絶縁膜の上層側にドレイン電極及びソース電極が形成された薄膜トランジスタと、
前記ゲート電極と同一層に形成された補助容量電極と、を備えた液晶表示装置であって、
前記ゲート絶縁膜を介して前記補助容量電極と重畳するように形成された金属薄膜と、
前記ソース電極及び前記金属薄膜の上層側に形成され、前記ソース電極の上面の少なくとも一部及び前記金属薄膜の上面の少なくとも一部にそれぞれコンタクトホールを有する層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜の上層側に形成され、前記ソース電極と前記金属薄膜とを前記コンタクトホールを介して電気的に接続する透明性の画素電極と、を備え、
前記金属薄膜の上層側に形成された前記コンタクトホールは、前記金属薄膜と前記画素電極とが重畳する領域に複数形成されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の液晶表示装置において、
前記金属薄膜の上層側に形成された複数の前記コンタクトホールは、前記金属薄膜と前記画素電極とが重畳する領域にマトリクス状に配置されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の液晶表示装置において、
前記ソース電極と前記金属薄膜とは、同一材料により形成されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記層間絶縁膜が酸化シリコン膜であり、
前記画素電極がＩＴＯであることを特徴としている。
【０００９】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
前記層間絶縁膜が樹脂膜であり、
前記画素電極がＩＴＯであることを特徴としている。
【００１０】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の液晶表示装置において、
液晶層を介して前記画素電極に対向配置される対向電極を備え、
前記補助容量電極は、前記対向電極と等しい電位に設定されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、補助容量部の静電容量を確保しつつも、画素の表示有効エリアが広い液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１３】
図１は本実施形態の液晶表示装置の要部構成を示す断面図である。この図１に示すように液晶表示装置１には、対向パネル１０と、対向パネル１０に対向配置された薄膜トランジスタパネル２０とが設けられている。対向パネル１０と薄膜トランジスタパネル２０との間には、図示しないシール材により空間が形成されており、当該空間に液晶が封入され液晶層Ｌが形成されている。また、薄膜トランジスタパネル２０の下面側（図１における下方）には図示しないバックライトが配置されている。
【００１４】
対向パネル１０には、例えばガラスからなる対向基板１１が設けられている。この対向基板１１の上面側には偏光板１２が積層されている。一方、対向基板１１の下面側にはフィルター層１３、対向電極１４及び配向膜１５が積層されている。フィルター層１３にはブラックマトリクス及びカラーフィルタが設けられている。対向電極１４は例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；錫ドープ酸化インジウム）から形成されている。
【００１５】
次に、薄膜トランジスタパネル２０について図１及び図２を参照して詳細に説明する。図２は薄膜トランジスタパネル２０の要部構成を示す透過平面図である。なお、図１は、図２におけるＩ−Ｉ断面図である。
【００１６】
まず、図２を参照して、薄膜トランジスタパネル２０の平面的な構造について説明する。薄膜トランジスタパネル２０はガラス等からなる薄膜トランジスタ基板２１を備えている。薄膜トランジスタ基板２１上には複数の走査ライン２２及び複数のデータライン２３が互いに交差するように形成されている。この場合、複数の走査ライン２２は行方向に延びて設けられ、複数のデータライン２３は列方向に延びて設けられている。
【００１７】
薄膜トランジスタ基板２１上において走査ライン２２とデータライン２３とで囲まれた各領域内には一部が切り欠かれた略方形状の画素電極２４が設けられている。画素電極２４の切欠部２４１には、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ２５が配置されている。この薄膜トランジスタ２５を介して、画素電極２４が走査ライン２２及びデータライン２３に電気的に接続されている。
【００１８】
また、薄膜トランジスタ基板２１上には複数の補助容量ライン２６が行方向に延びて設けられている。この補助容量ライン２６は、後述する金属薄膜３７との間で補助容量部２７（図１参照）を形成するための補助容量電極である。この補助容量ライン２６は、対向電極１４と等しい電位に設定されることが好ましい。また、補助容量ライン２６は、画素電極２４における切欠部２４１に対向する一辺部２４２と重ね合わされている。
【００１９】
次に、薄膜トランジスタパネル２０の断面構造について説明する。
図１に示すように、薄膜トランジスタ基板２１の下面側（バックライト側）には偏光板２８が配置されている。一方、薄膜トランジスタ基板２１の上面側（液晶層側）には、その所定の箇所にクロム等からなるゲート電極２９及び当該ゲート電極２９に接続された走査ライン２２が形成されている。ゲート電極２９は、薄膜トランジスタ２５をなす箇所に配置されている。また、薄膜トランジスタ基板２１の上面側における他の所定の箇所には、クロム等からなる補助容量ライン２６が形成されている。即ち、ゲート電極２９と補助容量ライン２６とを同一層に一括形成している。そして、薄膜トランジスタ基板２１の上面側には、ゲート電極２９、走査ライン２２及び補助容量ライン２６を覆うように、例えば酸化シリコン又は窒化シリコン等からなるゲート絶縁膜３０が形成されている。これにより、ゲート電極２９がゲート絶縁膜３０の下層側に配置されることになる。
【００２０】
ゲート絶縁膜３０の上面におけるゲート電極２９上方には、例えば真性アモルファスシリコン等の半導体からなる半導体薄膜３１が形成されている。この半導体薄膜３１の上面ほぼ中央部には窒化シリコン等からなるチャネル保護膜３２が設けられている。チャネル保護膜３２の上面両側及びその両側における半導体薄膜３１の上面にはｎ型アモルファスシリコン等からなるオーミックコンタクト層３３，３４が設けられている。
【００２１】
オーミックコンタクト層３３，３４の上面には、例えばクロムからなるソース電極３５及びドレイン電極３６が設けられている。これによりゲート絶縁膜３０の上層側にソース電極３５及びドレイン電極３６が配置されることになる。
また、ゲート絶縁膜３０の上面の所定の箇所にはクロム等からなるデータライン２３がドレイン電極３６に接続されて設けられている。ここで、薄膜トランジスタ２５は、逆スタガ型であり、ゲート電極２９、ゲート絶縁膜３０、半導体薄膜３１、チャネル保護膜３２、オーミックコンタクト層３３，３４、ソース電極３５及びドレイン電極３６により構成されている。
【００２２】
さらに、ゲート絶縁膜３０の上面における補助容量ライン２６に重畳する領域には、データライン２３の配置位置を避けるようにして、導電膜としての金属薄膜３７が設けられている。金属薄膜３７は例えば反射率が比較的高いアルミニウムや銀等を用いることができる。なお金属薄膜３７はその下層側にクロムやチタン等の他の金属薄膜を配置した多層構造としてもよいし、データライン２３と同一材料を用いて一括形成してもよい。何れにしても、金属薄膜３７は液晶層側から入射されてくる光を比較的高い反射率で反射させることが可能な導電性材料により構成されていることが好ましい。
【００２３】
そして、薄膜トランジスタ２５や金属薄膜３７、データライン２３の上層側には、これら金属薄膜３７、薄膜トランジスタ２５及びデータライン２３を覆うように酸化シリコン等からなる層間絶縁膜としてのオーバーコート膜５０が形成されている。このオーバーコート膜５０におけるソース電極３５の上面には第一コンタクトホール３９が形成されている。具体的には、第一コンタクトホール３９は、ソース電極３５におけるチャネル保護膜３２から離間した部分の上面に対して形成されている。また、オーバーコート膜５０における金属薄膜３７の上面には第二コンタクトホール４０が形成されている。この第二コンタクトホール４０は、平面的に見ると図２に示すように金属薄膜３７上に複数形成されている。
【００２４】
オーバーコート膜５０の上面における所定の箇所には、図１及び図２に示すように、ＩＴＯ等からなる透明性の画素電極２４が、ソース電極３５と金属薄膜３７とを第一コンタクトホール３９及び第二コンタクトホール４０を介して電気的に接続するように形成されている。これにより、複数の第二コンタクトホール４０が、金属薄膜３７と画素電極２４とが重畳する領域に配置されることになる。また、画素電極２４の上面側には、当該画素電極２４を覆うように配向膜４１が形成されている。
【００２５】
ここで、画素電極２４は第二コンタクトホール４０を介して金属薄膜３７に導通されるため、画素電極２４と補助容量ライン２６との間に形成される補助容量部２７が金属薄膜３７に接続される構成となる。この補助容量部２７の静電容量Ｃは、対向する電極面積をＳ、電極間距離をｄ、ゲート絶縁膜３０の誘電率をεとすると、Ｃ＝ε・Ｓ／ｄで求められる。つまり、静電容量Ｃを増加させるには、電極面積Ｓを大きくするか、電極間距離ｄを小さくするかである。電極面積Ｓを大きくすると、従来のように開口率が低下してしまう問題があるが、本実施形態では層間絶縁膜５０の下層側に金属薄膜３７を配置して第二コンタクトホール４０を介して画素電極に接続することで電極間距離ｄを従来よりも小さくして静電容量Ｃを増加させ、必要な静電容量を確保している。
【００２６】
また、本実施形態では、第二コンタクトホール４０を複数形成しているため、金属薄膜３７上の層間絶縁膜５０に多くの起伏（凹凸）を持たせることができる。そしてこの起伏領域は、比較的屈折率の高いＩＴＯをそれよりは屈折率の低い酸化シリコンと液晶層とで挟持した構成になっている。このため、液晶層側から金属薄膜３７上に入射されてくる光を、この起伏と金属薄膜３７とにより散乱反射させることができ、金属薄膜３７が形成された領域を反射表示領域として有効に活用することができる。
【００２７】
以上のように、本実施形態によれば、補助容量部２７の静電容量を、補助容量ライン２６と金属薄膜３７との対向面積を大きくしなくとも必要なだけ確保することが可能となり、さらには、複数のコンタクトホールを介してＩＴＯに接続された金属薄膜を散乱反射手段として有効利用でき、画素を反射型または半透過型とすることも可能となる。これにより、画素の透過部と反射部からなる表示有効エリアを広くすることが可能となる。さらに、複数の第二コンタクトホールにより画素電極２４と金属薄膜３７との導通をとるので補助容量２７の充放電を効率よく行なうことが可能となる。
【００２８】
また、補助容量電極としての金属薄膜を画素電極に接続する過程で上述したような散乱反射手段の形成が可能となるため、散乱反射手段形成のために別途製造プロセスを増やすことなく散乱反射手段を形成することができる。
さらに、ソース電極３５と画素電極とを接続する過程で、画素電極と金属薄膜３７とを接続することが可能となり、製造プロセスの効率化とコストダウンをおこなうことができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
例えば、本実施形態では、層間絶縁膜としてのオーバーコート膜５０が酸化シリコン膜等により形成されている場合を例示して説明したが、層間絶縁膜は絶縁性の透明樹脂膜から形成されていてもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、複数の第二コンタクトホール４０が金属薄膜３７と画素電極２４とが重畳する領域に行方向に一列のみ配置されている場合を例示して説明したが、図３に示すとおり金属薄膜３７上に、第二コンタクトホール４０をマトリクス状に複数配置することも可能である。図４は図３におけるＩＶ−ＩＶ断面図である。この場合、金属薄膜３７を補助容量ラインとの重畳領域外まで延伸させて金属薄膜３７の面積を上述の実施形態より大きくとるとともに、第二コンタクトホール４０の設置個数を増加させている。図５に示すとおり、対向パネル表面側から入射する外光（実線で図示）を第二コンタクトホール４０によって散乱拡散反射光（点線で図示）として反射させることが可能となり、鏡面反射を防止し反射光の指向性がなくなるので映り込みのない全視野角方向に均一なコントラストの反射型表示が可能となる。第二コンタクトホール４０の散乱拡散効果はオーバーコート層５０と画素電極の屈折率の差が大きいほど高くなる。
【００３１】
さらに、図３に示す通り、金属薄膜３７ａを、走査ライン２２とデータライン２３とで囲まれた領域に向けてはみ出るように形成し、金属薄膜３７ａと画素電極２４とが重畳する領域に複数の第二コンタクトホール４０ａをマトリクス状に配置しておくと、反射板として機能する領域をより大きく確保することが可能となる。
【００３２】
第二コンタクトホール４０の平面形状は図３に示す矩形に限らず多角形、円形いずれでもよい。
複数の第二コンタクトホールの配列の変形例を図６に示した。例えば、図６（ａ）では、複数の第二コンタクトホール４０Ａが行方向、列方向ともに所定の間隔を空けて配置した場合を例示している。図６（ｂ）では、複数の第二コンタクトホール４０Ｂが、行方向、列方向ともに所定の間隔を空けて配置されており、さらに偶数行では奇数行の間に第二コンタクトホール４０Ｂが配置されている場合を例示している。図６（ｃ）では、複数の第二コンタクトホール４０Ｃが行方向、列方向ともに稠密に配列されている場合を例示している。図６（ｄ）では、複数の第二コンタクトホール４０Ｄが行方向、列方向ともに交互に配列されている場合を例示している。図６（ｅ）では、複数の第二コンタクトホール４０Ｅがランダムに配列されている場合を例示している。
また、第二コンタクトホールにおける、金属薄膜と層間絶縁膜上部とがなすテーパーの角度を変えることにより、反射光の散乱拡散の度合いを変えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態の液晶表示装置の要部構成を示す断面図である。
【図２】図１の液晶表示装置に備わる薄膜トランジスタパネルの要部構成を示す透過平面図である。
【図３】図２の薄膜トランジスタパネルの変形例を示す透過平面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図４の実施形態の反射光を示す図である。
【図６】コンタクトホールの配列の変形例を示す平面図ある。
【図７】従来の薄膜トランジスタパネルの概略構成を示す透過平面図である。
【図８】図７のＶIII−ＶIII断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１      液晶表示装置
１０      対向パネル
１１      対向基板
１２      偏光板
１３      フィルター層
１４      対向電極
１５      配向膜
２０      薄膜トランジスタパネル
２１      薄膜トランジスタ基板
２２      走査ライン
２３      データライン
２４      画素電極
２５      薄膜トランジスタ
２６      補助容量ライン（補助容量電極）
２７      補助容量部
２８      偏光板
２９      ゲート電極
３０      ゲート絶縁膜
３１      半導体薄膜
３２      チャネル保護膜
３３，３４    オーミックコンタクト層
３５      ソース電極
３６      ドレイン電極
３７      金属薄膜
３９      第一コンタクトホール（コンタクトホール）
４０      第二コンタクトホール（コンタクトホール）
４１      配向膜
５０      オーバーコート膜（層間絶縁膜） 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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