(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極と、複数の異なる絶縁膜が積層されてなるゲート絶縁膜を挟んでゲート電極に対向する半導体膜と、前記半導体膜に接続されたソース電極及びドレイン電極からなる薄膜トランジスタ、及び、薄膜トランジスタに接続され液晶を駆動するための透明電極を有する液晶表示装置であってその液晶表示装置の色温度調整のためのゲート絶縁膜厚の設定方法において、
前記色温度調整にあたり、前記複数の異なる絶縁膜から構成されるゲート絶縁膜のうち前記基板に非接触の絶縁膜の膜厚と、該基板に非接触の絶縁膜の色温度との関係を予め測定したデータに基づき、所望の色温度が得られるように前記基板に非接触の絶縁膜の膜厚を設定することを特徴とするゲート絶縁膜厚の設定方法。
【請求項２】
前記ゲート絶縁膜は、前記基板側から順に第１の酸化シリコン膜、該第１の酸化シリコン膜上に形成された窒化シリコン膜及び該窒化シリコン膜上に形成された第２の酸化シリコン膜が積層されてなっており、前記基板に非接触のゲート絶縁膜は、前記ゲート絶縁膜のうちの前記第２の酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項１に記載のゲート絶縁膜厚の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最適な色特性に制御した液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透明な電極基板間に液晶を封入し、マトリクス状に配列された画素毎に異なる電圧を印加して光学的に制御することにより表示を行う液晶表示装置（ＬＣＤ）は、薄型、軽量、低消費電力の利点から、開発が盛んに行われ、ＯＡ機器、ＡＶ機器などの分野で、実用化が進んでいる。特に、各画素に画素情報の書き換えタイミングを制御するスイッチング素子としてＴＦＴを配したアクティブマトリクス型ＬＣＤは、大画面、高精細の動画表示が可能となるため、各種テレビジョン、パーソナルコンピュータ、更には、携帯コンピュータ、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等のモニターに多く用いられている。
【０００３】
図２にＬＣＤの単位画素部の構造を示す。下側のガラス基板（１０）上に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等のゲート電極（６１）が形成され、これを覆う全面に、第１の窒化シリコン膜（５１）及び第１の酸化シリコン膜（５２）からなるゲート絶縁膜が形成されている。ゲート電極（６１）上方のゲート絶縁膜（５１，５２）上には、多結晶シリコン膜（６０）が形成されている。多結晶シリコン膜（６０）は、ゲート電極（６１）の直上領域がノンドープのチャンネル領域（ＣＨ）とされ、その両側に、ドーピングされたソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）を有している。多結晶シリコン膜（６０）上には、これらチャンネル領域、ソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）を形成するイオン注入工程においてマスクとなる注入ストッパー（５８）が形成されている。これら多結晶シリコン膜（６０）及び注入ストッパー（５８）を覆う全面には、第２の酸化シリコン膜（５３）、第２の窒化シリコン膜（５４）及び第３の酸化シリコン膜（５５）の３層構造からなる層間絶縁膜が形成されている。層間絶縁膜（５３，５４，５５）上には、Ａｌ／Ｍｏ等からなるソース電極（６２）及びドレイン電極（６３）が形成され、コンタクトホールを介して、各々、多結晶シリコン膜（６０）のソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）に接続されている。多結晶シリコン膜（６０）、ゲート電極（６１）、ソース電極（６２）及びドレイン電極（６３）はＴＦＴを構成している。ＴＦＴを覆う全面にはアクリル樹脂、ＳＯＧ等の平坦化絶縁膜（５６）が形成されている。平坦化絶縁膜（５６）上には、ＩＴＯ等の透明電極からなる液晶を駆動するための画素電極（５７）が形成されている。
【０００４】
上側のガラス基板（７０）上には、ＴＦＴに対応する領域に黒色のフィルムレジストからなる遮光膜（７１）、及び、ＴＦＴを除く画素電極（５７）に対応する領域に赤色、緑色、青色等のフィルムレジストからなるカラーフィルター（７２）が形成されている。これら遮光膜（７１）及びカラーフィルター（７２）を覆う全面には、アクリル樹脂等の保護膜（７３）が形成され、保護膜（７３）の上には、ＩＴＯ等の透明電極からなる液晶駆動用の共通電極（７４）が形成されている。
【０００５】
これら下側ガラス基板（１０）と上側ガラス基板（７０）は、細隙をもって対向配置され、その細隙に液晶（７５）が封入されている。更に、基板（５０）と基板（７０）の外側には、偏光板（８１）（８２）が配置されている。
この構成で、例えば、下側ガラス基板（５０）側から入射される光は、下側の偏光板（８１）により直線偏光に変化して、液晶（７５）へ入る。液晶（７５）は、画素電極（５７）と共通電極（７４）との間に所望の電圧を印加することにより、所定の配向状態に制御され、この配向状態に従って入射直線偏光が楕円偏光に変化する。この楕円偏光は、カラーフィルター（７２）にて着色され、上側ガラス基板（７０）を透過して上側の偏光板（８２）により透過光量が絞り込まれて射出される。
【０００６】
以上のカラーＬＣＤでは、偏光板（８１）（８２）及び液晶（７５）により透過光量が制御されると共に、カラーフィルター（７２）により波長が選択されることにより、所望の色及び明るさを有した表示光が認識される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
光は、偏光板（８１）（８２）、ガラス基板（１０）（７０）、酸化シリコン膜（５２）（５３）（５５）、窒化シリコン膜（５１）（５４）、平坦化絶縁膜（５６）、画素電極（５７）、共通電極（７４）、保護膜（７３）、及びカラーフィルター（７２）を通過する。これらのうち、カラーフィルター（７２）を除き、無色透明ではあるが、例えば、画素電極（５９）及び共通電極（７４）を構成するＩＴＯは、青みを呈する等、若干の着色がある。更に、各ＬＣＤ構成膜の厚みが変わると、色特性が変化していた。このような色特性は、色温度及び色純度により評価することができるが、従来は、カラーフィルター（７４）のＲ、Ｇ、Ｂの分光特性を合わせることにより、色温度を調節していた。しかしながら、色温度をカラーフィルター（７４）のみで制御する方法では、顔料、染料等を調整する必要があるが、コストが上昇する等の点で問題があった。また、従来のバックライト光はやや赤みを帯びており、色温度の低いものが多かったが、カラー表示においては、色温度を少し高めたものが望まれる。
【０００８】
【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、絶縁膜及び液晶駆動用の透明電極が形成された一対の透明電極基板間に液晶が封入されてなる液晶表示装置の膜厚設定方法において、所望の色温度を得るべく、異なる複数層の構成膜からなり一機能を有する絶縁膜の厚さを変えること無く、前記各構成膜の厚さの比率を制御する構成である。
【０００９】
特に、前記絶縁膜は、前記透明電極に接続された薄膜トランジスタのゲート絶縁膜である構成である。
更に、透明絶縁基板上に形成されたゲート電極と、ゲート絶縁膜を挟んでゲート電極に対向する半導体膜と、前記半導体膜に接続されたソース電極及びドレイン電極からなる薄膜トランジスタ、及び、薄膜トランジスタに接続され液晶を駆動するための透明電極を有する液晶表示装置において、ゲート絶縁膜は、３層の構成膜からなる構成である。
【００１０】
特に、前記ゲート絶縁膜は、ゲート電極を覆う第１の酸化シリコン膜、該第１の酸化シリコン膜上に形成された窒化シリコン膜及び該窒化シリコン膜上に形成された第２の酸化シリコン膜よりなる構成である。
これにより、液晶表示装置の他の表示特性を変えることなく、色温度のみを調節することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態にかかるＬＣＤの単位画素部の構造を示す。下側のガラス基板（１０）上に、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等のゲート電極（２１）が形成され、これを覆う全面に、第１の酸化シリコン膜（１１）、第１の窒化シリコン膜（１２）及び第２の酸化シリコン膜（１３）からなるゲート絶縁膜が形成されている。ゲート電極（２１）上方のゲート絶縁膜（１１，１２，１３）上には、多結晶シリコン膜（２０）が形成されている。多結晶シリコン膜（２０）は、ゲート電極（２１）の直上領域がノンドープのチャンネル領域（ＣＨ）とされ、その両側に、ドーピングされたソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）を有している。多結晶シリコン膜（２０）上には、これらチャンネル領域、ソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）を形成するイオン注入工程においてマスクとなる注入ストッパー（１９）が形成されている。これら多結晶シリコン膜（２０）及び注入ストッパー（１９）を覆う全面には、第３の酸化シリコン膜（１４）、第２の窒化シリコン膜（１５）及び第４の酸化シリコン膜（１６）の３層構造からなる層間絶縁膜が形成されている。層間絶縁膜（１４，１５，１６）上には、Ａｌ／Ｍｏ等からなるソース電極（２２）及びドレイン電極（２３）が形成され、コンタクトホールを介して、各々、多結晶シリコン膜（２０）のソース領域（ＮＳ）及びドレイン領域（ＮＤ）に接続されている。多結晶シリコン膜（２０）、ゲート電極（２１）、ソース電極（２２）及びドレイン電極（２３）はＴＦＴを構成している。ＴＦＴを覆う全面にはアクリル樹脂、ＳＯＧ等の平坦化絶縁膜（１７）が形成されている。平坦化絶縁膜（１７）上には、ＩＴＯ等の透明電極からなる液晶を駆動するための画素電極（１８）が形成されている。以上の如く、ＴＦＴ基板が構成されている。
【００１２】
上側のガラス基板（３０）上には、ＴＦＴに対応する領域に黒色のフィルムレジストからなる遮光膜（３１）、及び、ＴＦＴを除く画素電極（１８）に対応する領域に赤色、緑色、青色等のフィルムレジストからなるカラーフィルター（３２）が形成されている。これら遮光膜（３１）及びカラーフィルター（３２）を覆う全面には、アクリル樹脂等の保護膜（３３）が形成され、保護膜（３３）の上には、ＩＴＯ等の透明電極からなる液晶駆動用の共通電極（３４）が形成されている。以上の如く、対向基板が構成されている。
【００１３】
これらＴＦＴ基板（１０）と対向基板（３０）は、細隙をもって対向配置され、その細隙に液晶（４０）が封入されている。更に、基板（１０）と基板（３０）の外側には、偏光板（４５）（４６）が配置されている。
本発明では、ゲート絶縁膜を構成する第１の酸化シリコン膜（１１）及び第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を制御することで、次表のような各色特性を得る。但し、ゲート絶縁膜を構成する第１の窒化シリコン膜（１２）は、５００Åで一定としている。表１に、本発明にかかるＴＦＴ基板の色特性を示す。
【００１４】
【表１】
0003998320.tif 000002
【００１５】
表中、ａは、第１の酸化シリコン膜（１１）の膜厚を８００Å、第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を８００Åとした場合における色温度及び色純度Δｕｖ、ｂは同様に第１の酸化シリコン膜（１１）が５００Åで第２の酸化シリコン膜（１３）が８００Åの場合、ｃは同様に各々７００Å、６００Åの場合である。ｄは、比較例であり、従来の図２における第１の酸化シリコン膜（５１）の膜厚が１３００Åの場合の色温度と色純度Δｕｖである。また、ｅは測定に用いたＣ光源の色温度と色純度Δｕｖである。
【００１６】
表より、以下のことがわかる。第１の酸化シリコン膜（１１）と第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を変えると、色温度が変化するが、ａ．とｂ．即ち第１の酸化シリコン膜（１１）の膜厚のみが変わった場合と、ｂとｃ即ち第１の酸化シリコン膜（１１）と第２の酸化シリコン膜（１３）の両方が変わった場合の色温度の変化を比べると、後者の方が色温度の変化量が大きい。即ち、第１の酸化シリコン膜（１１）の膜厚は、色温度にそれ程大きな影響を及ぼさないことが分かる。これは、第１の酸化シリコン膜（１１）はガラス基板（１０）と接触して形成されており、この接触面において光が変調することが無く、従って、第１の酸化シリコン膜（１１）の膜厚そのものは光学的に作用しないためである。これに対して、第２の酸化シリコン膜（１３）は、図１から明らかなように、第１の窒化シリコン膜（１２）と第３の酸化シリコン膜（１４）の間に挟まれており、独立した酸化シリコン膜として、その膜厚によって光路の長さが変わり、色温度に影響を及ぼしている。従って、第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を変えることにより、色温度を制御することができる。特に、ａとｂは、Ｃ光源と比べて、色温度が高く、青みがかかって認識されるのに対して、ｃはＣ光源よりも色温度が低く、赤みがかかった白となっている。
【００１７】
従来のｄは色温度が低く、赤みがかっており、これはあまり望ましくない。従来では、前述の如く、所望の色合いを得たい場合は、カラーフィルター（３２）を変更する以外に無かった。本発明では、第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を制御するのみで、ａあるいはｂのように、色温度の高いＴＦＴ基板が得られる。
【００１８】
また、ｂとｃとで、ゲート絶縁膜を構成する酸化シリコン膜の合計膜厚は、変化が無いので、ＴＦＴ特性とは独立して色温度のみを制御することができる。また、いずれの場合も、色純度Δｕｖは、０．００５３〜０．００５５で、良好な特性を示している。
更に、図１に示す構造の本発明のＴＦＴ基板（１０）を用いたＬＣＤパネルの色特性を表２に示す。
【００１９】
【表２】
0003998320.tif 000003
【００２０】
表中、ｆ、ｇ、ｈ及びｉは、各々、表１において、ａ、ｂ、ｃ及びｄのＴＦＴ基板を用いたＬＣＤパネルの色温度及び色純度Δｕｖである。また、ｊは測定に用いたＬＣＤ用バックライト光源の色温度及び色純度である。ＬＣＤパネルでは、ＴＦＴ基板のみの場合と比べ、カラーフィルター（３２）により波長が絞られるので、色温度は高くなっている。しかしながら、同時に、ｉとｊを比べて、対向基板（３０）、液晶（４０）、偏光板（４５）（４６）等の吸光特性の影響が加わるので、色温度の変動が大きくなっている。本発明では、ＴＦＴ基板（１０）の側で、前述の如く、色温度の制御を行うことにより、ｆあるいはｇのように、バックライト光源に比べて色温度の高いＬＣＤパネルを得たり、ｈのように、バックライト光源に比べて僅かに色温度の低いＬＣＤパネルを得ることができる。また、ｆ乃至ｈでは、従来のｉに比べ、良好な色純度Δｕｖを示している。
【００２１】
以上の説明より、本実施の形態では、第２の酸化シリコン膜（１３）の膜厚を制御することにより、所望の色温度を得る。
なお、このように膜厚が色温度に影響を及ぼすのは、第２の酸化シリコン膜（１３）のみならず、第１の窒化シリコン膜（１２）も同様である。しかしながら、ゲート絶縁膜を構成する第１の窒化シリコン膜（１２）の膜厚を変えたとき、ＴＦＴ特性の変動を相殺するための第１または第２の酸化シリコン膜（１１）（１３）の膜厚を求めることが困難で、目標の色温度が異なる機種毎に設計を変更することは製造コスト上望ましくない。また、それのみならず、第１または第２の酸化シリコン膜（１１）（１３）の膜厚を変える場合、所望の色温度を得るためには、第１の窒化シリコン膜（１２）もまた膜厚を変えなければならず、これらの設定が極めて困難である。
【００２２】
更に、本発明では、ゲート絶縁膜は、第１の酸化シリコン膜（１１）、第１の窒化シリコン膜（１２）及び第２の酸化シリコン膜（１３）の３層からなるので、ピンホール欠陥等が防がれ、また、耐圧が向上して、リーク電流が抑えられるので、信頼性が向上し、歩留まりが上昇する。
他の実施の形態として、他のＬＣＤの構成膜例えば層間絶縁膜（１４，１５，１６）についても、同様に、膜厚を変えることで色温度を変化することができる。この場合、第３の酸化シリコン膜（１４）、第２の窒化シリコン膜（１５）または第４の酸化シリコン膜（１６）のいずれかの膜厚を制御することにより、所望の色温度を得ることができる。但し、この場合は、層間絶縁膜（１４，１５，１６）自体の膜厚が変わるので、透過率に影響を及ぼす、あるいは、層間絶縁膜（１４，１５，１６）にコンタクトホールを形成する際、エンドポイントを決定すべく、エッチング時間も制御しなければならない等、の問題がある。
【００２３】
更に、平坦化絶縁膜（１７）の膜厚を変えることによっても、色温度を制御することも可能である。しかしながら、図１に示す構造では、所望の色温度を得るべく、アクリル樹脂からなる平坦化絶縁膜（１７）の膜厚を微調整することは、精度面で問題がある。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、本発明で、液晶表示装置を構成する各種膜の膜厚を変えることで所望の色温度を得ることができる。特に、ゲート絶縁膜を第１の酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び第２の酸化シリコン膜の３層構造とし、第２の酸化シリコン膜の膜厚と色温度の関係をあらかじめ求めておくことにより、第２の酸化シリコン膜の膜厚を変えるのみの簡易な設定の変更により色温度を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態かかる液晶表示装置の断面図である。
【図２】従来の液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
１１，１３，１４，１６  酸化シリコン膜
１２，１５  窒化シリコン膜
１７  平坦化絶縁膜
１８  画素電極
２０  ｐ−Ｓｉ
２１  ゲート電極
２２  ソース電極
２３  ドレイン電極
３０  基板
３２  カラーフィルター
３３  保護膜
３４  共通電極
４０  液晶層
４５，４６  偏光板
【図１】
0003998320.tif 000004
【図２】
0003998320.tif 000005