JP2002122884A - 液晶表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来の液晶表示装置では、色表示は、ＴＦＴ基
板の裏面から光を入射させてＴＦＴ基板に対向するＣＦ
基板を照射することにより行われるが、光がＴＦＴの活
性層に入射するとＴＦＴの特性は変動する。この現象を
防止するために、活性層への光路をできる限り広く遮断
すると、オフ電流は低下するがオン電流も低下し、逆
に、入射光面積をできる限り広くしオン電流を増大させ
ると、オフ電流も増大するという、相反する問題があっ
た。 【解決手段】ＴＦＴの活性層４とＴＦＴ基板１との間に
可変着色層５２を設け、ＴＦＴがオフのときは可変着色
層５２が着色して活性層領域への光の入射を減じること
により、ＴＦＴのオフリーク電流を小さくし、ＴＦＴが
オンのときは、可変着色層５２を透明にして入射する光
を最大限に利用してＴＦＴのオン電流を大きくすること
ができ、オン電流及びオフリーク電流を独立して最適化
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、逆スタガード型の
薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと略称する）を搭載す
る液晶表示装置及びその製造方法に関し、ＴＦＴのオン
電流及びオフリーク電流を最適化する液晶表示装置及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＦＴの特性は、入射光により特
性が変動するため、絶縁膜の成膜条件の変更等でオフリ
ーク電流を低下させようとするとオン電流も低下し、逆
に、オン電流を増大させようとするとオフリーク電流も
増大するため、オン電流とオフリーク電流のどちらも十
分ではないが、液晶表示装置として信頼性や光学特性に
影響の少ない電流特性レベルで妥協せざるを得ない場合
が多く見受けられた。

【０００３】ここで、横電界型の液晶表示装置の構成に
ついて説明しておく。図９は、１画素分の表示セルにつ
いて、ＴＦＴ基板の様子を示すもので、図９（ａ）は、
ＴＦＴ基板をその上面から眺めたときの平面図であり、
図９（ｂ）は、図９（ａ）における切断線Ａ−Ａ’を通
りＴＦＴ基板に直交する平面でＴＦＴ基板、液晶、ＣＦ
基板（ＴＦＴ基板に対向するカラーフィルタ基板を指
し、以下、ＣＦ基板と記載する）を切断したときの断面
図である。

【０００４】ガラス等の透明絶縁材料からなる第１透明
基板１０１の表面に対して実質的に平行な電界を作り出
す櫛歯状の電極は、ＴＦＴ素子を形成したＴＦＴ基板１
００のみに形成され、かつ、色層材料は、ＴＦＴ基板１
００の対向基板であるＣＦ基板２００にのみ形成される
ケースを想定して記載する。

【０００５】図に示された表示セルは、第１透明基板１
０１及び第１透明基板１０１の一方の面上の遮光性ゲー
ト電極１０２、共通電極１２２、シリコン窒化膜（Ｓｉ
Ｎｘ）等からなる第１絶縁膜１０３、ａ−Ｓｉ（アモル
ファスシリコン）層１０６、Ｃｒ等の金属からなるＳＤ
電極（ソース・ドレイン電極のことを指し、以下、ＳＤ
電極と略記する）１０７、ＳＤ電極１０７と同時に形成
される画素電極１２７及びデータ線１３７、シリコン窒
化膜（ＳｉＮｘ）等からなる保護膜１０８と、第１透明
基板１０１の他方の面上の偏光板１１０とを備えるＴＦ
Ｔ基板１００と、ガラス等の透明絶縁材料からなる第２
透明基板２０１及び第２透明基板２０１の一方の面上の
ブラックマトリクス２１１、色層２１３、シリコン窒化
膜（ＳｉＮｘ）等からなる第２絶縁膜２１４と、第２透
明基板２０１の他方の面上の導電膜２１５、偏光板２１
６とを備えるＣＦ基板２００とを有し、それぞれの基板
の最上層の表面に、オフセット印刷等による方法で配向
膜を印刷することにより形成される。

【０００６】こうして得られたＴＦＴ基板１００とＣＦ
基板２００の配向膜をラビングにより配向膜１１７とし
て、所定の方向に配向膜分子を並べ、この２枚の基板が
所定の間隔を持つようにセルギャップ材を挟みこませて
組み合わせ、その間隙に液晶１１８を封止する。

【０００７】また、ＴＦＴ基板１００の表面に対して実
効的に横方向の電界を発生させる櫛歯状の画素電極１２
７と共通電極１２２との相互間隔は、およそ７μｍが設
定される。

【０００８】また、偏光板１１０、偏光板２１６はおよ
そ０．２ｍｍの厚さに設定される。導電膜２１５は、お
よそ５０ｎｍの厚さに設定される。第１透明基板及び第
２透明基板は、およそ０．７ｍｍの厚さに設定される。
ブラックマトリクス２１１は、およそ１μｍの厚さに設
定される。色層２１３は、およそ１μｍの厚さに設定さ
れる。第２絶縁膜２１４の厚さはおよそ１μｍの厚さに
設定される。配向膜１１７は、およそ５０ｎｍの厚さに
設定される。データ線１３７及び画素電極１２７は、厚
さは２００ｎｍの厚さに設定される。第１絶縁膜（ゲー
ト絶縁膜）１０３は、およそ５００ｎｍの厚さに設定さ
れる。保護膜１０８は、およそ３００ｎｍの厚さに設定
される。共通電極１２２は、およそ４００ｎｍの厚さに
設定される。また、液晶１１８の厚さ（セルギャップ）
は、セル内スペーサを適度な散布密度にて配置し、４．
５μｍと設定される。

【０００９】このようにして得られた液晶パネルは、ラ
ビング方法により規定した液晶の配向方向にＴＦＴ基板
１００の偏光板１１０の透過軸を一致させ、かつ、ＣＦ
基板２００にはＴＦＴ基板１００側と吸収軸を直交させ
た偏光板２１６を貼り合わせ、光１５６をＴＦＴ基板１
００側から照射し、画素電極１２７と共通電極１２２の
間に自在に電位差を与えることで、黒表示から白表示ま
でフルカラー表示を行うことができる。

【００１０】次に、図９（ｂ）に示されるＴＦＴ基板１
００のＴＦＴを形成するための製造方法を図９（ａ）の
切断線Ｂ−Ｂ’における断面図として図１０、１１に示
す。

【００１１】まず、第１透明基板１０１の上にＣｒ等の
遮光性ゲート電極１０２を形成するが、このとき同時に
第１透明基板１０１の他の領域上に共通電極１２２を形
成する（図１０（ａ））。

【００１２】次に、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜
（ＳｉＮｘ）を順に第１透明基板１０１上全面に堆積し
て第１絶縁膜１０３とし、さらに、ａ−Ｓｉ膜１０４、
ｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜１０５を順に堆積し、ｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜
及びａ−Ｓｉ膜を同じパターンにパターニングしてａ−
Ｓｉ膜１０４及びｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜１０５からなるａ−
Ｓｉ層１０６を形成する（図１０（ｂ））。

【００１３】次に、ａ−Ｓｉ層１０６を覆って第１透明
基板１０１の全面にＣｒ等の金属膜を堆積し、パターニ
ングしてＳＤ電極１０７を形成するが、このとき同時
に、ＳＤ電極１０７の延長線としての画素電極１２７、
他の領域上にデータ線１３７が形成される。画素電極１
２７は、図９（ａ）に示すように、下方に形成された共
通電極１２２と共に互いに平行する電極を形成し、これ
らの間に電圧を印加することにより、第１透明基板１０
１の表面に概略平行な電界を生じさせる。ＳＤ電極１０
７を形成した後、ＳＤ電極１０７パターンをマスクとし
て、ａ−Ｓｉ層１０６の上層を構成するｎ⁺型ａ−Ｓｉ
膜１０５が少なくとも除去されるようにｎ⁺型ａ−Ｓｉ
膜１０４のエッチングを行う（図１０（ｃ））。

【００１４】次に、ＳＤ電極１０７、画素電極１２７及
びａ−Ｓｉ層１０６を覆うシリコン窒化膜からなる保護
膜１０８を堆積し、共通電極１２２及び画素電極１２７
の上にある保護膜１０８を形成する（図１１（ａ））。

【００１５】最後に、保護膜１０８の上には配向膜１１
７を、第１透明基板１０１の裏面（ＴＦＴの形成されて
いない第１透明基板１０１の面を裏面と呼ぶ）には偏光
板１１０を形成すると、横電界型の液晶表示装置のＴＦ
Ｔ基板が完成する（図１１（ｂ）） 液晶表示装置の色表示は、図９（ｂ）に示すように、第
１透明基板１０１の裏面から光１５６を入射させてＴＦ
Ｔ基板１００に対向するＣＦ基板２００を照射すること
により行われる。この光１５６の照射に際して、上記の
ようにして形成されたＴＦＴ基板１００のＴＦＴの特性
は、入射光により変動する。

【００１６】即ち、ＴＦＴの遮光性ゲート電極１０２に
より遮光されない領域のａ−Ｓｉ層１０６に光が入射す
ると、ａ−Ｓｉ層１０６内でキャリアが発生し、ＴＦＴ
のソース・ドレイン間電流に影響することとなる。

【００１７】この現象を防止するために、ＴＦＴのオフ
リーク電流を低下させるためにａ−Ｓｉ層１０６への光
路をできる限り広く遮断しようとすると、オン電流も低
下し、逆に、ａ−Ｓｉ層１０６の遮光部分を活性領域の
みに限定して入射光面積をできる限り広くしオン電流を
増大させようとすると、オフリーク電流も増大するた
め、オン電流とオフリーク電流のどちらも十分ではない
が、液晶表示装置として信頼性や光学特性に影響の少な
い電流特性レベルで妥協せざるを得ない場合が多く見受
けられた。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】これを解決する方法の
一つに、特開昭６２−２３５９８３号公報は、逆スタガ
ード型のＴＦＴのチャネル部上に透明電極を形成し、透
明電極に電圧を印加してその上方に位置する液晶を回転
させて対向基板側からの光の入射を制御することによ
り、オン電流を増大させ、オフリーク電流を低下させて
いる。

【００１９】然るにこの方法では、ＴＦＴ基板裏面から
の光の照射に対しては何ら遮光対策が行われていない。

【００２０】本発明は、ＴＦＴへの光の入射の主原因で
あるＴＦＴ基板裏面からの光の入射を入射光量、光エネ
ルギーの面から制御して、ＴＦＴオフ時のオフリーク電
流を減らすと同時にオン時のオン電流を増やすことので
きる液晶表示装置及びその製造方法を提供することにあ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、透明基板と、その上に形成された能動素子とを有
し、前記透明基板に対して前記能動素子と反対の方向か
ら前記透明基板に向けて光を入射させることにより色表
示を行う液晶表示装置であって、前記透明基板上に形成
された透明スイッチ電極と、前記透明スイッチ電極に接
して形成された着色状態が可変の可変着色層とを有し、
前記可変着色層は、前記透明スイッチ電極と前記能動素
子を構成する遮光性のゲート電極との間に配置され、前
記ゲート電極と前記透明スイッチ電極との間に電位差を
生じさせて前記可変着色層の着色状態を変えることによ
り、前記能動素子を構成する活性層への光の入射を制御
することを基本構成としている。本発明の液晶表示装置
は、以下のような適用形態を採る。

【００２２】まず、前記活性層への光の入射の制御が、
光を前記可変着色層を通過させて前記活性層への光の入
射光量を変化させることにより行われる、或いは、前記
活性層への光の入射の制御が、光を前記可変着色層を通
過させて前記活性層へ入射する光の光エネルギーを変化
させることにより行われる。

【００２３】また、前記ゲート電極は、前記透明基板の
面に概略平行な平面において少なくとも互いに接する透
明ゲート電極を有する。

【００２４】また、前記可変着色層は、前記活性層のう
ち前記ゲート電極との重複領域以外の活性層領域と少な
くとも一部重複する形状に形成される。

【００２５】次に、本発明の液晶表示装置の製造方法
は、透明基板の上に透明導電膜を堆積し、前記透明導電
膜をパターニングして透明スイッチ電極を形成する工程
と、前記透明基板及び前記透明スイッチ電極を覆う可変
着色材料を堆積し、前記可変着色材料をパターニングし
て前記透明スイッチ電極の上に前記透明スイッチ電極と
概略同一のパターンに可変着色層を形成する工程と、前
記透明スイッチ電極及び前記可変着色層を覆う第１絶縁
膜を前記透明基板の上に堆積する工程と、前記第１絶縁
膜の上にあって前記可変着色層の上方に位置する遮光性
ゲート電極及び透明ゲート電極を、前記透明基板の面に
概略平行な面において少なくとも互いに接すべく形成す
る工程と、前記遮光性ゲート電極及び前記透明ゲート電
極を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に堆積する工
程と、前記第２絶縁膜の上に半導体膜を堆積し、前記半
導体膜をパターニングして、前記遮光性ゲート電極の上
方に半導体膜からなる活性層を形成する工程とを含むこ
とを特徴とし、前記可変着色層は、前記活性層のうち前
記遮光性ゲート電極との重複領域以外の活性層領域と少
なくとも一部重複する形状に形成される、というもので
ある。

【００２６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
説明するが、本発明は、逆スタガード型のＴＦＴのａ−
Ｓｉ膜への光の入射に焦点を当てているので、ＴＦＴを
中心として説明を進めることとする。

【００２７】まず、本発明の第１の実施形態について図
１を参照して説明する。本発明は、第１の実施形態にお
いてその基本的な構造を示す。ここで、図１（ａ）は、
液晶表示装置のＴＦＴ基板の１画素分の平面図であり、
図１（ｂ）は、図１（ａ）の切断線Ｃ−Ｃ’における断
面図である。また、本発明は、ＴＦＴの活性層であるア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層に関するものであ
り、他の部分の構成は、図９に示したものと同じである
のでここでは図示しないこととし、断面図はＴＦＴのａ
−Ｓｉ層及びその上下の構造に焦点を当てたものとなっ
ている。

【００２８】まず、第１透明基板１の上には透明スイッ
チ電極５１及びその上の可変着色層５２が形成される。
さらに、透明スイッチ電極５１及び可変着色層５２の上
方には遮光性ゲート電極２が形成されるが、遮光性ゲー
ト電極２と電気的に同電位になる補助ゲート電極として
の透明ゲート電極５３が形成される。ここで、透明スイ
ッチ電極５１は、遮光性ゲート電極２と並走して形成さ
れ、第１透明基板１の端部において外部接続用端子に導
出され、所定の電圧が印加される。また、透明スイッチ
電極５１は、図では、可変着色層５２と同じ幅に形成さ
れているが、平面的に可変着色層５２を包含する形に形
成されていれば良い。

【００２９】この遮光性ゲート電極２及び透明ゲート電
極５３は、一体となってゲート電極５４を構成し、ゲー
ト電極５４と対向する透明スイッチ電極５１との間に電
圧を印加することによりそれらの間に電界を生じせしめ
るものである。

【００３０】従って、可変着色層５２は、透明スイッチ
電極５１とゲート電極５４との間に挟まれる形となっ
て、ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１との間に電
圧を印加することにより生じる電界の影響を受けること
となる。

【００３１】また、本実施形態では、遮光性ゲート電極
２を覆う形に透明ゲート電極５３を形成しているが、透
明ゲート電極５３を下に敷いた形（図８（ａ））でその
上に遮光性ゲート電極２を形成しても良いのは明らかで
ある。

【００３２】次に、ゲート電極５４を第１絶縁膜３で覆
い、続いて、ゲート電極５４の上方にＴＦＴを構成する
ａ−Ｓｉ膜４、ｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜５を堆積し、パターニ
ングしてａ−Ｓｉ膜４及びｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜５からなる
ａ−Ｓｉ層６を形成し、さらにその上にＳＤ電極７を形
成して、ＳＤ電極７をマスクとして開口部分にあるｎ ⁺
型ａ−Ｓｉ膜５の全部及びａ−Ｓｉ膜４の一部を除去し
て、チャネル部５８を形成して、薄膜トランジスタを完
成させる。ＴＦＴの上は保護膜８で覆い、さらに、配向
膜１７を形成する。

【００３３】第１の実施形態の動作は次のように説明で
きる。

【００３４】基本的には、上述したように、ゲート電極
５４と透明スイッチ電極５１との間に電圧を印加するこ
とによりそれらの間に電界を生じせしめ、透明スイッチ
電極５１とゲート電極５４との間に挟まれる可変着色層
５２の着色状態を変化させ、第１透明基板１の裏面（こ
こでは、ＴＦＴの形成されている方を透明基板の表面側
としている）側からの光５６が、ＴＦＴの活性層を構成
するａ−Ｓｉ層６に入射する度合いを制御するものであ
る。ここで言う光の入射する度合いとは、光のａ−Ｓｉ
層６への入射光強度、或いは、ａ−Ｓｉ層６への光の入
射エネルギー、或いは、それらの組み合わされたものを
指している。

【００３５】次に、光のａ−Ｓｉ層６への入射面積を変
化させる例を挙げると、可変着色層５２は種々のパター
ン形態を取り得る。ここでは、可変着色層５２の他に
は、遮光性ゲート電極２、ａ−Ｓｉ層６、ＳＤ電極７の
パターンを示せば十分であるので、それらの平面的な関
係がわかるように可変着色層５２の種々のパターンを図
２に示すこととする。

【００３６】ここで言う可変着色層は、それを挟み込む
ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１との間に電位差
を生じさせてゲート電極５４と透明スイッチ電極５１と
の間に電界を発生させ、その電界により可変着色層の光
の透過率を変化させる役割を担っており、第１のケース
として、ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１との間
に電界を生じさせることにより、図３（ａ）の光の透過
率の波長依存性に示されるように、可変着色層を透過す
る光の強度を変化させる。理想的には、透明から黒色に
変化させる場合と、第２のケースとして、ゲート電極５
４と透明スイッチ電極５１との間に電界を生じさせるこ
とにより、図３（ｂ）の光の透過率の波長依存性に示さ
れるように、可変着色層を青色から赤色に変化させる、
即ち、透過光のエネルギーを ｈν＝ｈｃ／λ（ｈはプランク定数、νは光エネルギ
ー、λは光波長） の式に従って小さくする場合とがある。

【００３７】勿論、他のケースとして、可変着色層を黒
色以外の色から黒色に変化させる場合、可変着色層を単
独の色素ではなく、複数の色素の混合体により構成して
黒色以外の色の間で変化させる場合等、種々の変形が考
えられる。

【００３８】図２（ａ）の可変着色層５２１は、矩形パ
ターンであり、透明状態とされるときは遮光性ゲート電
極２のみによりａ−Ｓｉ層６への光が遮光され、遮光状
態とされるときは遮光性ゲート電極２よりも広い面積で
ａ−Ｓｉ層６への光を遮光することとなる。

【００３９】ここで、可変着色層５２１は、ａ−Ｓｉ層
６をチャネル幅方向とチャネル長方向に共に包含するパ
ターンとしているが、ａ−Ｓｉ層６をチャネル長方向に
包含せずに、遮光性ゲート電極２をチャネル長方向に少
なくとも包含するパターンとしても、遮光モードの時の
遮光効果は得られる。

【００４０】図２（ｂ）の可変着色層５２２は、ドッグ
ボーン形状のパターンであり、パターン中央の凹部が、
ＳＤ電極７と離間し、かつ、ａ−Ｓｉ層６端部と一部重
なって形成される。

【００４１】このケースにおいても、可変着色層５２２
のチャネル長方向の最も長い部分は、ａ−Ｓｉ層６より
も長いパターンとしているが、チャネル長方向にａ−Ｓ
ｉ層６よりも短くても遮光性ゲート電極２のチャネル長
方向の長さよりも少なくとも長ければ、遮光モードの時
の遮光効果は得られる。

【００４２】図２（ｃ）の可変着色層５２３は、ドッグ
ボーン形状のパターンであり、パターン中央の凹部が、
ＳＤ電極７と一部重なりつつ嵌合する形に形成される。

【００４３】このケースにおいても、可変着色層５２３
のチャネル長方向の最も長い部分は、図２（ｂ）と同様
に、必ずしもａ−Ｓｉ層６よりもチャネル長方向に長く
なくても良い。

【００４４】図２においては、可変着色層のａ−Ｓｉ層
及び遮光性ゲート電極に対する３つのパターン例を示し
たが、可変着色層のパターンは、図２のパターン以外
に、ａ−Ｓｉ層のうち遮光性ゲート電極との重複領域以
外のａ−Ｓｉ層領域の一部のみを覆う形状でも、遮光モ
ードの時の遮光効果は得られる。

【００４５】次に、ゲート電極５４と透明スイッチ電極
５１との間に電圧を印加することにより、透明スイッチ
電極５１とゲート電極５４との間に挟まれる可変着色層
５２の着色状態を変化させる種々の模式的な印加電圧パ
ターンを図４、５に示す。

【００４６】図４（ａ）の印加電圧パターンは、最も簡
単で、かつ、理想的な印加電圧タイミングチャートであ
り、ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１との間の電
圧を或るタイミング、例えば、ＴＦＴがオンしている所
定の時間の間零として、可変着色層５２を透明としてオ
ン電流を多くし、それ以外の時間、例えば、ＴＦＴがオ
フしている時間ではＶの電圧が印加されて可変着色層５
２を遮光性としてオフリークを低減する。勿論、ゲート
電極５４と透明スイッチ電極５１との間の電圧を或るタ
イミングで所定の時間のｔの間零として、可変着色層５
２を遮光性とする場合（即ち、同じ電圧印加状態で、透
明・遮光が本説明と反対の場合）も、別の適用形態とし
て考えられ、この反対の状態の適用形態は、以下に述べ
る説明においても同様に当てはまることである。

【００４７】図４（ｂ）の印加電圧パターンは、可変着
色層５２に大きな電界を印加して初めて着色状態を十分
なものとすることができる場合の印加電圧タイミングチ
ャートであり、ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１
との間の電圧を或るタイミングで所定の時間のｔの間零
ではない小電圧ΔＶとして、可変着色層５２を透明と
し、それ以外の時間ではＶ＋ΔＶの電圧が印加されて可
変着色層５２を遮光性とする。

【００４８】図４（ｃ）の印加電圧パターンは、可変着
色層５２に通常の電界では着色に時間を要する場合の印
加電圧タイミングチャートであり、ゲート電極５４と透
明スイッチ電極５１との間の電圧を或るタイミングで所
定の時間のｔの間零として、可変着色層５２を透明と
し、その後可変着色層５２を着色する時間に移行する初
期の時間の間ΔＴだけゲート電極５４と透明スイッチ電
極５１との間の電圧をＶ＋ΔＶとして着色し易くし、Δ
Ｔ経過後はＶの電圧として可変着色層５２を遮光性とす
る。

【００４９】図５（ａ）の印加電圧パターンは、可変着
色層５２を遮光性から透明に移行するときに通常の電界
では脱色に時間を要する場合の印加電圧タイミングチャ
ートであり、ゲート電極５４と透明スイッチ電極５１と
の間の電圧を或るタイミングで零とする時間をｔ＋Δｔ
と通常よりもΔｔだけ長くして可変着色層５２を透明と
し、その後可変着色層５２を着色する際は、着色するま
での時間を短くするようにゲート電極５４と透明スイッ
チ電極５１との間の電圧をＶ＋ΔＶとして可変着色層５
２を遮光性とする。

【００５０】図５（ｂ）の印加電圧パターンは、可変着
色層５２を透明から遮光性に移行し、続いて、透明から
遮光性（黒）以外の着色層に移行し、その後初めの透明
から遮光性に移行するパターンを繰り返す場合の印加電
圧タイミングチャートである。 まず、ゲート電極５４
と透明スイッチ電極５１との間の電圧を或るタイミング
で所定の時間のｔの間零として可変着色層５２を透明と
し、その後可変着色層５２を着色する時間ではゲート電
極５４と透明スイッチ電極５１との間の電圧をＶとして
可変着色層５２を遮光性とし、続いてｔの間零として可
変着色層５２を透明とし、その後ゲート電極５４に、透
明スイッチ電極５１とは逆極性の所定の電圧Ｖを印加し
て、黒以外の赤、青等の色に着色する（この例ではＶと
したが、Ｖとは異なる電圧であっても良い）。その後
は、可変着色層５２を透明、遮光性とする初めのサイク
ルに戻って上記の電圧印加チャートを繰り返す。

【００５１】図５（ｂ）に示した印加電圧タイミングチ
ャートは一例であって、可変着色層５２を種々のタイミ
ングで黒以外の種々の色に着色するケースが考えられる
のは言うまでもないことである。

【００５２】次に、図１（ｂ）に示した第１の実施形態
の液晶表示装置を得るための製造方法について、図９
（ｂ）に示したＴＦＴ近傍の断面図と同じ箇所の断面図
を用い、図６、７を参照して説明する。

【００５３】まず、第１透明基板１表面にＩＴＯ膜を成
膜し、ＩＴＯ膜をフォトレジスト技術を用いてパターニ
ングし、第１透明基板１表面に透明スイッチ電極５１を
形成する（図６（ａ））。

【００５４】次に、透明スイッチ電極５１の形成された
第１透明基板１の表面に、アモルファス酸化タングステ
ン（ａ−ＷＯ₃）に代表されるＥＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−
Ｃｈｒｏｍｉｓｍの略称で、以下ＥＣと略記する）材料
からなるＥＣ薄膜５５を真空蒸着法、スパッタ法、電解
析出法、陽極酸化法等を用いて成膜する（図６
（ｂ））。

【００５５】続いて、ＥＣ薄膜５５をフォトレジスト技
術を用いてパターニングし、底面が透明スイッチ電極５
１の上面に接するようにして可変着色層５２を形成する
（図６（ｃ））。

【００５６】次に、透明スイッチ電極５１及び可変着色
層５２が形成された第１透明基板１の表面に、固体電解
質膜であるＴａ₂Ｏ₅膜５７をその表面が概略平坦となる
ように形成する（図７（ａ））。

【００５７】次に、Ｔａ₂Ｏ₅膜５７の上にＣｒ膜を成膜
した後、フォトレジスト技術を用いてＣｒ膜をパターニ
ングして遮光性ゲート電極２及び共通電極２２を形成
し、さらにその上を覆うＩＴＯ膜を成膜して、少なくと
も透明スイッチ電極５１と対向する領域を含む形に透明
ゲート電極５３を形成する。このとき、遮光性ゲート電
極２と透明ゲート電極５３とは互いに接触し、一体とな
ってゲート電極５４を構成する（図７（ｂ））。

【００５８】次に、遮光性ゲート電極２及び透明ゲート
電極５３の形成されたＴａ₂Ｏ₅膜５７の表面にシリコン
酸化膜及びシリコン窒化膜からなる第１絶縁膜３を堆積
し、従来の製造方法と同様の製造方法に従ってａ−Ｓｉ
膜４及びｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜５からなるａ−Ｓｉ層６、Ｓ
Ｄ電極７及び画素電極２７、チャネル部５８、保護膜
８、配向膜１７（偏光板も続いて形成されるが、ここで
は図示せず）を順次形成して、ＴＦＴを完成させる（図
７（ｃ））。

【００５９】以上の製造方法により、可変着色層を有す
るＴＦＴが得られる。

【００６０】上述した製造方法においては、ＥＣ薄膜５
５は、ａ−ＷＯ₃に代表される無機ＥＣ薄膜の他に、ビ
オロゲンを分散させた導電性高分子膜のような有機ＥＣ
薄膜を用いることもできる。

【００６１】次に、本発明の第２の実施形態の液晶表示
装置を図８（ａ）に断面図で示す。第２の実施形態は、
第１の実施形態の絶縁性平坦化膜であるＴａ₂Ｏ₅膜を形
成せずに、可変着色層７２そのものを絶縁性平坦化膜と
している点が第１の実施形態と異なっている。このよう
な構造にすることにより製造工程を第１の実施形態より
も簡略化することができる。

【００６２】次に、本発明の第３の実施形態の液晶表示
装置を図８（ｂ）に断面図で示す。第３の実施形態は、
第１の実施形態の遮光性ゲート電極と透明ゲート電極の
位置を上下逆にして、それぞれ透明ゲート電極６３、遮
光性ゲート電極６２としたものである。第３の実施形態
の遮光性ゲート電極６２は、第１の実施形態の遮光性ゲ
ート電極５２よりもａ−Ｓｉ層６に上下方向により近接
しているため、ａ−Ｓｉ層６へ入射する斜め光に対する
遮光効果を高めることができる。

【００６３】また、透明ゲート電極は必ずしも必要では
なく、遮光性ゲート電極のみでも可変着色層へ電界を与
えることも可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の液晶表
示装置及びその製造方法によれば、逆スタガード型のＴ
ＦＴの活性層とＴＦＴ基板との間に可変着色層を設け、
ＴＦＴがオフのときは可変着色層が着色して遮光性ゲー
ト電極に遮られない活性層領域への光の入射を無くす、
或いは、光の光エネルギーを小さくすることにより、Ｔ
ＦＴのオフリーク電流を小さくし、ＴＦＴがオンのとき
は、可変着色層を透明にしてＴＦＴの遮光性ゲート電極
に遮られない活性層領域に入射する光を最大限に利用し
てＴＦＴのオン電流を大きくすることができ、オン電流
及びオフリーク電流を独立して最適化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の平面
図及び断面図である。

【図２】本発明の可変着色層パターンのレイアウト図で
ある。

【図３】本発明の可変着色層の光透過率の波長依存性を
示すグラフである。

【図４】本発明の可変着色層の色状態を変化させるため
の電圧印加タイミング図である。

【図５】本発明の可変着色層の色状態を変化させるため
の別の電圧印加タイミング図である。

【図６】本発明の第１の実施形態の液晶表示装置の製造
方法を製造工程順に示す断面図である。

【図７】図６に続く製造工程を示す断面図である。

【図８】本発明の第２、３の実施形態の液晶表示装置の
断面図である。

【図９】従来の液晶表示装置の平面図及び断面図であ
る。

【図１０】従来の液晶表示装置の製造方法を製造工程順
に示す断面図である。

【図１１】図１０に続く製造工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１、１０１ 第１透明基板 ２、６２、１０２ 遮光性ゲート電極 ３、１０３ 第１絶縁膜 ４、１０４ ａ−Ｓｉ膜 ５、１０５ ｎ⁺型ａ−Ｓｉ膜 ６、１０６ ａ−Ｓｉ層 ７、１０７ ＳＤ電極 ８、１０８ 保護膜 １０、１１０、２１６ 偏光板 １７、１１７ 配向膜 ２２、１２２ 共通電極 ２７、１２７ 画素電極 ３７、１３７ データ線 ５１ 透明スイッチ電極 ５２、５２１、５２２、５２３ 可変着色層 ５３、６３ 透明ゲート電極 ５４ ゲート電極 ５５ ＥＣ薄膜 ５６、１５６ 光 ５７ Ｔａ₂Ｏ₅膜 ５８、１５８ チャネル部 １００ ＴＦＴ基板 １１８ 液晶 ２００ ＣＦ基板 ２０１ 第２透明基板 ２１１ ブラックマトリクス ２１３ 色層 ２１４ 第２絶縁膜 ２１５ 導電膜

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 GA14 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB52 JB57 JB63 JB69 KA05 KA07 KA12 KA16 KA18 KB24 MA05 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA27 MA35 MA37 NA22 NA25 PA09 QA07 5C094 AA01 AA21 AA53 BA03 BA43 CA24 DA14 EA03 EA04 EA05 EA07 EB02 GB01 5F110 AA06 AA07 AA21 CC07 DD12 DD18 EE04 EE07 EE11 EE14 GG02 GG15 HK09 HK16 HK21 NN44 NN80

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明基板と、その上に形成された能動素
   子とを有し、前記透明基板に対して前記能動素子と反対
   の方向から前記透明基板に向けて光を入射させることに
   より色表示を行う液晶表示装置であって、前記透明基板
   上に形成された透明スイッチ電極と、前記透明スイッチ
   電極に接して形成された着色状態が可変の可変着色層と
   を有し、前記可変着色層は、前記透明スイッチ電極と前
   記能動素子を構成する遮光性のゲート電極との間に配置
   され、前記ゲート電極と前記透明スイッチ電極との間に
   電位差を生じさせて前記可変着色層の着色状態を変える
   ことにより、前記能動素子を構成する活性層への光の入
   射を制御することを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記活性層への光の入射の制御が、光を
   前記可変着色層を通過させて前記活性層への光の入射光
   量を変化させることにより行われる請求項１記載の液晶
   表示装置。
3. 【請求項３】 前記活性層への光の入射の制御が、光を
   前記可変着色層を通過させて前記活性層へ入射する光の
   光エネルギーを変化させることにより行われる請求項１
   記載の液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記ゲート電極は、前記透明基板の面に
   概略平行な平面において少なくとも互いに接する透明ゲ
   ート電極を有する請求項１、２又は３記載の液晶表示装
   置。
5. 【請求項５】 前記可変着色層は、前記活性層のうち前
   記ゲート電極との重複領域以外の活性層領域と少なくと
   も一部重複する形状に形成される請求項１、２、３又は
   ４記載の液晶表示装置。
6. 【請求項６】 透明基板の上に透明導電膜を堆積し、前
   記透明導電膜をパターニングして透明スイッチ電極を形
   成する工程と、前記透明基板及び前記透明スイッチ電極
   を覆う可変着色材料を堆積し、前記可変着色材料をパタ
   ーニングして前記透明スイッチ電極の上に前記透明スイ
   ッチ電極と概略同一のパターンに可変着色層を形成する
   工程と、前記透明スイッチ電極及び前記可変着色層を覆
   う第１絶縁膜を前記透明基板の上に堆積する工程と、前
   記第１絶縁膜の上にあって前記可変着色層の上方に位置
   する遮光性ゲート電極及び透明ゲート電極を、前記透明
   基板の面に概略平行な面において少なくとも互いに接す
   べく形成する工程と、前記遮光性ゲート電極及び前記透
   明ゲート電極を覆う第２絶縁膜を前記第１絶縁膜の上に
   堆積する工程と、前記第２絶縁膜の上に半導体膜を堆積
   し、前記半導体膜をパターニングして、前記遮光性ゲー
   ト電極の上方に半導体膜からなる活性層を形成する工程
   とを含むことを特徴とする液晶表示装置の製造方法。
7. 【請求項７】 前記可変着色層は、前記活性層のうち前
   記遮光性ゲート電極との重複領域以外の活性層領域と少
   なくとも一部重複する形状に形成される請求項６記載の
   液晶表示装置の製造方法。