(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶ディスプレイ及びその素子基板を提供する。【解決手段】素子基板は、基板１１０、金属層１２０、平坦化層１３０及び第一導電層１４０を有する。金属層１２０は基板上１１０に位置する。平坦化層１３０は、金属層１２０上に位置し、かつコンタクトホール１３１を有する。コンタクトホール１３１は、連続壁面１３２及び底面１３３を有する。底面１３３は、金属層１２０を露出させるとともに第一幅Ｌ１を有する。第一導電層１４０は、平坦化層１３０上に位置するとともに、コンタクトホール１３１を露出させる開孔１４１を有する。開孔１４１は、コンタクトホール１３１上方に位置するとともに第二幅Ｌ２を有する。第一幅Ｌ１と第二幅Ｌ２との間の関係を適度に調整することにより、輝度の損失を低減するとともに、短絡の問題と、キャパシタンス不足の問題を防止する。【選択図】図２Ａ
0003195603.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
素子基板であって、
基板と、
前記基板上に位置する金属層と、
前記金属層上に位置し、かつ連続壁面及び該金属層を露出させるとともに第一幅を有する底面を具備するコンタクトホールを含む平坦化層と、
前記平坦化層上に位置し、前記コンタクトホールを露出させる開孔を具備する第一導電層であって、該開孔は前記コンタクトホール上方に位置するとともに第二幅を有する第一導電層と、を有し、
前記第一幅と第二幅は以下の式（１３）を満たし、
【数１３】
0003195603.tif 000015
この式において、Ｌ１は前記第一幅であり、Ｌ２は前記第二幅であり、ｈは前記平坦化層の厚さであり、θは連続壁面の所定の１つの参考点及び１つの基点を繋げる直線と前記底面の延伸面との間の挟角であり、前記所定の参考点は前記連続壁面上に位置し、前記所定の参考点と前記底面の間の垂直距離は０．９５ｈであり、前記基点は前記連続壁面と前記底面とが交錯する箇所に位置することを特徴とする素子基板。
【請求項２】
前記挟角θは２０〜４０度の間にあることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項３】
前記挟角θは２５〜３５度の間にあることを特徴とする請求項２に記載の素子基板。
【請求項４】
前記素子基板は、層間絶縁層及び第二導電層を更に有し、前記層間絶縁層の少なくとも一部は、前記導電層と前記第二導電層との間に設けられ、前記第二導電層は、前記コンタクトホールにより前記金属層に電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項５】
前記金属層は、駆動素子のソース又はドレインであることを特徴とする請求項１に記載の素子基板。
【請求項６】
前記金属層と基板との間に位置する半導体層を更に有することを特徴とする請求項５に記載の素子基板。
【請求項７】
前記半導体層の材料は、ポリシリコン、アモルファスシリコン又は金属酸化物であることを特徴とする請求項６に記載の素子基板。
【請求項８】
液晶ディスプレイであって、
対向基板と、
前記対向基板に対向する素子基板と、
前記対向基板と素子基板との間に位置する液晶層と、を有し、
前記素子基板は、
基板と、
前記基板上に位置する金属層と、
前記金属層上に位置し、かつ連続壁面及び前記金属層を露出させるとともに第一幅を有する底面を具備するコンタクトホールを含む平坦化層と、
前記平坦化層上に位置し、前記コンタクトホールを露出させる開孔を具備する第一導電層であって、該開孔は前記コンタクトホール上方に位置するとともに第二幅を有する第一導電層と、を有し、
前記第一幅と第二幅は以下の式（１４）を満たし、
【数１４】
0003195603.tif 000016
この式において、Ｌ１は前記第一幅であり、Ｌ２は前記第二幅であり、ｈは前記平坦化層の厚さであり、θは連続壁面の所定の１つの参考点及び１つの基点を繋げる直線と前記底面の延伸面との間の挟角であり、前記所定の参考点は前記連続壁面上に位置し、前記所定の参考点と前記底面との間の垂直距離は０．９５ｈであり、前記基点は、前記連続壁面と前記底面とが交錯する箇所に位置することを特徴とする液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記挟角θは２０〜４０度の間にあることを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記挟角θは２５〜３５度の間にあることを特徴とする請求項９に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
前記素子基板は、層間絶縁層及び第二導電層を更に有し、前記層間絶縁層の少なくとも一部は、前記導電層と前記第二導電層との間に設けられ、前記第二導電層は、前記コンタクトホールにより前記金属層に電気的に接続されることを特徴とする請求項８に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記金属層は、駆動素子のソース又はドレインであることを特徴とする請求項１１に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記金属層と基板との間に位置する半導体層を更に有することを特徴とする請求項１２に記載の液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
前記半導体層の材料は、ポリシリコン、アモルファスシリコン又は金属酸化物であることを特徴とする請求項１３に記載の液晶ディスプレイ。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、液晶ディスプレイに関するものであり、特にコンタクトホールを有する液晶ディスプレイに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイにおいて、コンタクトホールは通常、画素電極とソース電極を電気的に接続させるのに用いられる。図１Ａを参照すると、液晶分子２がコンタクトホール１のプロファイルに沿って配置されるので、コンタクトホール１の断面形状を通常、上が広くかつ下が狭い形状に設ける。
【０００３】
図１Ｂを参照すると、従来の技術のコンタクトホールの周囲には、底層金属層３と画素導電層４を設けられ、底層金属層３と画素導電層４は、層間絶縁層５によって分離されている。底層金属層３の付近に位置するコンタクトホール１の孔径が過小であるとき、底層金属層３と画素導電層４が近づくので短絡問題が起きやすい。しかし、底層金属層３の付近に位置するコンタクトホール１の孔径が過大であるとき、底層金属層３と画素導電層４との間のストレージキャパシタンスが足りなくなり、製品の不良品比率が高くなるおそれがある。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
本考案の目的は、コンタクトホールを有する液晶ディスプレイを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した問題を解決するため、本考案は下記のような素子基板を提供する。この素子基板は、基板と、金属層と、平坦化層と、第一導電層とを有する。金属層は基板上に位置する。平坦化層は、金属層上に位置し、かつコンタクトホールを有する。このコンタクトホールは、連続壁面及び底面を有する。底面は、金属層を露出させ、かつ第一幅を有する。第一導電層は、平坦化層上に位置するとともに、コンタクトホールを露出させる開孔を有する。この開孔は、コンタクトホールの上方に位置し、かつ第二幅を有する。第一幅と第二幅は、以下の式（１）を満たす。
【数１】
0003195603.tif 000003
この式において、Ｌ１は第一幅であり、Ｌ２は第二幅であり、ｈは平坦化層の厚さであり、θは連続壁面の所定の１つの参考点及び１つの基点を繋げる直線と底面の延伸面との間の挟角である。所定の１つの参考点は連続壁面上に位置し、所定の１つの参考点と底面との間の垂直距離は０．９５ｈである。基点は、連続壁面と底面とが交錯する箇所に位置する。
【考案の効果】
【０００６】
上述したことにより、本考案に係る液晶ディスプレイの輝度の損失は１％より小さくなり、かつ第一導電層１４０と第二導電層１７０の間に電気接続により短絡が発生すること及びストレージキャパシタンスが足りないことなどのような問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】従来の液晶ディスプレイの素子基板を示す図である。
【図１Ｂ】従来の液晶ディスプレイの素子基板を示す図である。
【図２Ａ】本考案の実施例による素子基板の主な構造を示す図である。
【図２Ｂ】本考案の一実施例による素子基板の構造全体を示す図である。
【図３Ａ】本考案の実施例による素子基板を液晶ディスプレイに応用したことを示す図である。
【図３Ｂ】図３Ａ中の３Ｂ部分の細部素子を示す図である。
【図４】本考案の実施例による素子基板を応用した液晶ディスプレイを示す図である。
【考案を実施するための形態】
【０００８】
図２Ａは、本考案の実施例による素子基板１００を示す図である。この素子基板１００は、基板１１０、金属層１２０、平坦化層１３０及び第一導電層１４０を有する。金属層１２０は基板１１０上に位置する。平坦化層１３０は金属層１２０上に位置し、かつコンタクトホール１３１を有する。コンタクトホール１３１は、連続壁面１３２と底面１３３を有する。底面１３３は、金属層１２０を露出させ、かつ第一幅Ｌ１を有する。第一導電層１４０は、平坦化層１３０上に位置するとともに、コンタクトホールを露出させる開孔１４１を有する。開孔１４１は、コンタクトホール１３１の上方に位置し、かつ第二幅Ｌ２を有する。
【０００９】
図２Ａを参照する。第一幅Ｌ１と第二幅Ｌ２が以下の式（２）を満たすとき、液晶ディスプレイの輝度の損失は１％より小さくなり、電気接触により短絡が発生すること及びストレージキャパシタンスが足りないことなどのような問題を解決することができる。
【００１０】
【数２】
0003195603.tif 000004
【００１１】
式（２）において、Ｌ１は第一幅であり、Ｌ２は第二幅であり、ｈは平坦化層１３０の厚さであり、θは連続壁面１３２の所定の１つ参考点１３４と１つの基点１３５を繋げる直線と底面１３３の延伸面との間の挟角である。所定の参考点１３４は連続壁面１３２上に位置し、所定の参考点１３４と底面１３３と間の垂直距離は０．９５ｈである。基点１３５は、連続壁面１３２と底面１３３とが交錯する箇所に位置する。上述した各パラメータを調整することにより、連続壁面１３２の曲率及び形状を適度に変化させることができる。
【００１２】
図２Ａを参照すると、曲線公式は以下のステップにより得ることができる。
【００１３】
第一ステップにおいて、曲線公式を等化し（仮定）、コンタクトホールの連続壁面の斜面方程式は以下の式（３）を満たすと仮定する。
【００１４】
【数３】
0003195603.tif 000005
【００１５】
第二ステップにおいて、曲線公式を等化（所定の参考点１３４、基点１３５を指定するとともと、角度θを校正）する。斜面上の所定の参考点１３４は、平坦化層頂部からの総深さｈのｐ（ｐ＝０．０５）倍であると仮定するとき、コンタクトホールの連続壁面の斜面方程式は、以下の式（４）を満たすことができる。
【００１６】
【数４】
0003195603.tif 000006
【００１７】
式（４）において、所定の参考点１３４と基点１３５との間の水平距離はＲ’である。曲線が所定の参考点１３４を通過するとき、すなわちｆ（ｒ＝Ｒ’）であるとき、以下の式（５）と式（６）を満たす。
【００１８】
【数５】
0003195603.tif 000007
【００１９】
【数６】
0003195603.tif 000008
【００２０】
第三ステップにおいて、校正を行い、かつ実際の角度（底部の切線Ｌ’の角度）がβ=１．５θ（基点１３５の切線角度を修正）になるとき、以下の式（７）を満たす。
【００２１】
【数７】
0003195603.tif 000009
【００２２】
（コンタクトホールの曲線方程式）
第四ステップにおいて、元の方程式に変更し、基点をコンタクトホール１３１の中心にシフトする（式（８）に示すとおり）とき、以下の式（９）を満たす。
【００２３】
【数８】
0003195603.tif 000010
【００２４】
【数９】
0003195603.tif 000011
【００２５】
（コンタクトホールの実際の曲線方程式）
第七ステップにおいて、第一導電層１４０の開口半径幅を推測（算出）する。
【００２６】
第一導電層１４０は通常、平坦化層１３０の平坦区域に位置する。しかし、平坦化層１３０の平坦区域が完全な平坦区域ではないので、液晶操作区域中の液晶分子傾斜角は０．１度に近づき、δ=０．１度はその傾斜角の上限値になり、かつ以下の式（１０）を満たす。
【００２７】
【数１０】
0003195603.tif 000012
【００２８】
（第一導電層１４０の開口における半径を求める）
液晶パネルにおいて、タイル傾斜角度（tile  angle）だけを考慮し、ツイスト回転角度（twist  angle）がないとみなすとき、その液晶パネルの全体の透過率は、以下の式（１１）を満たす。
【００２９】
【数１１】
0003195603.tif 000013
【００３０】
式（１１）において、Γは位相遅延角度であり、Ｔは液晶パネル透過率を示し、透過率は正弦平方函数に正比例する。液晶排列の傾斜角が０．１〜８度の間にあるとき、輝度の損失は１％より小さくなる。上述したパラメータにより、以下の式（１２）を得ることができる。
【００３１】
【数１２】
0003195603.tif 000014
【００３２】
本発明の実施例において、挟角θは２０〜４０度の間にある。好ましい実施例において、挟角θは２５〜３５度の間にある。
【００３３】
図２Ａを参照すると、金属層１２０は、駆動素子のソース電極又はドレイン電極である。本実施例において、素子基板１００は、金属層１２０と基板１１０との間に位置する半導体層１３７を更に有する。半導体層１３７の材料は、ポリシリコン材料、アモルファスシリコン材料又は金属酸化物材料である。
【００３４】
図２Ｂを参照すると、素子基板１００は、層間絶縁層１６０と第二導電層１７０を更に有する。層間絶縁層１６０の少なくとも一部は、第一導電層１４０と第二導電層１７０との間に設けられ、第二導電層１７０は、コンタクトホール１３１によって金属層１２０に電気的に接続される。
【００３５】
図３Ａを参照すると、本考案の実施例による素子基板を液晶ディスプレイ２００に応用したことが示されている。この液晶ディスプレイ２００は、ディスプレイ区域（画素区域）Ａ及び非ディスプレイ区域Ｂを有する。図３Ｂは、図３Ａ中の３Ｂ部分の細部素子を示す図である。液晶ディスプレイ２００は、ディスプレイ区域Ａ内に設けられている走査線２０１、信号線２０２、半導体層２０３、ソース電極２４０、コンタクトホール２３１（図２Ａのコンタクトホール１３１に相当する）、コンタクトホールの底面２３３（図２Ａの底面１３３に相当する）、コモン電極開孔２３４（図２Ａの開孔１４１に相当する）、ドレイン電極２０４、コモン電極２０５及び画素電極２１０などのような素子を更に有する。本考案の実施例において、金属層１２０は、ソース電極２４０又はドレイン電極２０４を有し、液晶ディスプレイのモードは、ＦＦＳ（フリンジフィールドスイッチング）ディスプレイ装置及びＩＰＳ（インプレーンスイッチング）ディスプレイ装置である。
【００３６】
図４は、本考案の実施例による素子基板を応用した液晶ディスプレイ２００を示す図である。この液晶ディスプレイ２００は、素子基板１００、液晶層２５０及び対向基板２６０を有する。
【００３７】
本考案の実施例を応用することにより、液晶ディスプレイの輝度の損失が１％より小さくなり、かつ第一導電層１４０と第二導電層１７０との間に電気接続による短絡が発生すること、ストレージキャパシタンスが足りないことなどのような問題を解決することができる。
【００３８】
以上、本考案の好ましい実施例について、前記のとおりに詳述してきたが、そられの実施例は本考案の例示にしか過ぎないものであるため、本考案は実施例の構造にのみ限定されるものではなく、本考案の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても当然に本考案に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１  コンタクトホール
２  液晶分子
３  底層金属層
４  画素導電層
５  層間絶縁層
１００  素子基板
１１０  基板
１２０  金属層
１３０  平坦化層
１３１  コンタクトホール
１３２  連続壁面
１３３  底面
１３４  所定の参考点
１３５  基点
１３７  半導体層
１４０  第一導電層
１４１  開孔
１６０  層間絶縁層
１７０  第二導電層
２００  液晶ディスプレイ
２０１  走査線
２０２  信号線
２０３  半導体層
２０４  ドレイン電極
２０５  コモン電極
２１０  画素電極
２３１  コンタクトホール
２３３  コンタクトホールの底面
２３４  コモン電極開口
２４０  ソース電極
２５０  液晶層           
２６０  対向基板
Ｌ１  第一幅
Ｌ２  第二幅
ｈ  厚度
θ  挟角
β  挟角
Ａ  ディスプレイ区域
Ｂ  非ディスプレイ区域
Ｌ  直線
Ｌ’  切線
【図１Ａ】
0003195603.tif 000017
【図１Ｂ】
0003195603.tif 000018
【図２Ａ】
0003195603.tif 000019
【図２Ｂ】
0003195603.tif 000020
【図３Ａ】
0003195603.tif 000021
【図３Ｂ】
0003195603.tif 000022
【図４】
0003195603.tif 000023