JP3323880B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3323880B2
JP3323880B2 JP7929597A JP7929597A JP3323880B2 JP 3323880 B2 JP3323880 B2 JP 3323880B2 JP 7929597 A JP7929597 A JP 7929597A JP 7929597 A JP7929597 A JP 7929597A JP 3323880 B2 JP3323880 B2 JP 3323880B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TFT(薄膜トラ
ンジスタ)などのスイッチング素子を用いた液晶表示装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、液晶表示装置においては、マ
トリクス状に配列した画素電極を選択駆動することによ
り、画面上に表示パターンが形成される。選択された画
素電極と、これに対向する対向電極との間に電圧が印加
され、これらの電極の間に介在する液晶の光学的変調が
おこり、表示パターンとして視認される。画素電極の駆
動方式として、個々の独立した画素電極を配列し、この
画素電極のそれぞれにスイッチング素子を連結して駆動
するアクティブマトリクス駆動方式が知られている。画
素電極を選択駆動するスイッチング素子としては、TF
T(薄膜トランジスタ)素子、MIM(メタル・インシ
ュレータ・メタル)素子等が一般的に知られている。こ
のような素子の画素電極は、信号配線もしくは走査配線
と同層に形成されることが多く、画素電極を信号配線、
走査配線の内側に各配線と接触しないように配置されて
いる。
【0003】図11は、従来のアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の部分平面図
である。図12は、図11のE−E’線断面図である。
【0004】図11および図12に示すように、画素電
極15の面積(開口率)を向上させるため、層間絶縁膜
12を介して画素電極15と走査配線であるゲート配線
2および信号配線であるソース配線8とを別層に形成
し、該配線と画素電極15を重畳させることも提案され
ている(特開平6−160900号公報など)。
【0005】この技術を更に詳細に説明すると、まずア
クティブマトリクス基板は、透明な基板1上に、ゲート
配線2とソース配線8が直交差するように設けられ、交
差部近傍にスイッチング素子としてTFT10が配置さ
れ接続線11を用いて、層間絶縁膜12に設けられたコ
ンタクトホール14と画素電極15が接続されている。
6は半導体層、7は陽極酸化膜、17は半導体コンタク
ト層である。
【0006】なお、接続線11は、補助容量配線3とゲ
ート絶縁膜5を介して重なって補助容量を形成してい
る。このとき、接続線11をITOなどの透明導電膜で
形成すると開口率の向上が図れる。また、画素電極15
は層間絶縁膜12を介してゲート配線2およびソース配
線8と重畳している。この構造により、液晶表示装置の
開口率を向上させることができると共に、各配線2、8
に起因する電界をシールドしてディスクリネーションを
抑制することができると共に、各配線2、8を金属など
導電性遮光材で形成すると、画素電極15間の遮光膜と
して利用できる。
【0007】このアクテイブマトリクス基板と、対向基
板との間に液晶層を挟んで、貼り合わせて液晶表示装置
となる。この液晶表示装置において、カラー表示を実現
するためには、対向基板上にカラーフィルターを形成す
る構成が最も一般的である。この対向基板のカラーフィ
ルタには、色の混じりや光漏れを防ぐためにブラックマ
トリクスを形成する構造が一般的であるが、上述したよ
うに、製造コストを下げるために各配線が遮光膜を兼
ね、カラーフィルタ基板上にブラックマトリクスを設け
ない構成にしても良い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、アクティブ
マトリクス基板の製造はステッパ法とよばれる基板より
小さなマスクを用いて複数回露光して画素電極15など
を形成する。そのため、マスク間でソース配線8と画素
電極15の重ね合わせ幅が若干異なったり、何層もの膜
を重ね合わせて形成しているので層間の位置ずれが生
じ、ひどい場合にはブロック別れと呼ばれるマスク毎で
の表示が異なる表示不良が起こる。
【0009】また、TFT10と画素の補助容量電極を
電気的につなげるための接続線11は開口率を低下させ
ないためにITO膜等の透明導電膜を用いることが効果
的であるが、工程短縮のためにソース配線8と同様な透
明な膜を使用する場合、ソース配線に沿って画素電極1
5間から光抜けが生じてしまう。
【0010】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、表示品位の向上と高開口率化の達成および
製造原価を低減することができる液晶表示装置を提供す
ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置
は、走査配線と信号配線および該配線に接続されたスイ
ッチング素子が設けられ、前記スイッチング素子の走査
電極に前記走査配線が接続され、前記走査電極以外の一
方電極に前記信号配線、他方電極に画素電極が接続され
たアクティブマトリクス基板と、対向電極が形成された
対向基板とが液晶を挟んで対向する形で設けられ、画素
電極と前記信号配線が絶縁膜を介して重畳され、前記画
素電極は前記信号配線と平行に配置された遮光性パター
ン上で分離されていることを特徴とする。
【0012】この構成により、信号配線と画素電極間の
重なり幅が同一になるため、ステッパ法などで起こるブ
ロック別れと呼ばれる表示不良を無くすことができる。
また、画素電極間の光漏れを遮光性パターンで隠すこと
ができるので、対向基板側に遮光膜を設ける必要がなく
対向基板とアクティブマトリクス基板との貼り合わせ時
の位置ずれを見込んだマージン分開口率の向上と製造原
価の低減を図ることができる。
【0013】また、前記信号配線が透明導電膜で形成さ
れても良い。この構成により、開口率の向上を図ること
ができる。
【0014】また、前記遮光性パターンとして導電膜を
用いて補助容量を形成しても良い。この構成により、更
なる高開口率化を図ることができる。
【0015】また、前記信号配線と接続された予備配線
を前記信号配線と平行に配置し、1画素内に隣接する信
号配線と予備配線が配置され、各々の配線と画素電極間
にできる容量が等しくなるように形成され、前記信号配
線にライン毎に極性の反転する信号電圧が印加しても良
い。この構成により、信号配線の断線冗長性を持たすこ
とができ良品率の向上が図れる。このとき、前記駆動を
行うことにより縦方向に出るシャドーイングを軽減する
ことができ、表示品位の向上が図れる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を用いながら説明する。
【0017】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1の液晶表示装置におけるアクティブマトリクス基板の
一部分の構成を示す平面図で、図2は図1のA−A’線
断面図で、図3は図1のB−B’線断面図で、図4は図
1のC−C’線断面図である。
【0018】まず、アクティブマトリクス基板には、複
数の画素電極15がマトリクス状に設けられており、互
いに直交差するように、走査配線としてのゲート配線2
と信号配線としてのソース配線8が設けられ、ゲート配
線2と平行にソース配線8と直交差するように、補助容
量形成用として補助容量配線3が設けられている。補助
容量配線3は画素電極15の分離部分で上下に枝分かれ
し、遮光性パターン16になっている。TFT10は、
ゲート配線2上に画素電極15に接続されるスイッチン
グ素子として設けられ、このTFT10のドレイン電極
は、接続線4及び層間絶縁膜12に設けられたコンタク
トホール14を介して画素電極15に接続される。ま
た、本実施形態では、ゲート配線2および補助容量配線
3は金属などの遮光性導電膜で形成され、ソース配線8
および接続線4は透明導電膜で形成されている。これに
より、画素電極15間は遮光膜で遮光され、ソース配線
8部分は透明導電膜なので光が透過するので、開口率の
向上が図れる。
【0019】本実施形態のアクティブマトリクス基板の
製造方法を説明すると、ガラス基板などの透明な基板1
上に、タンタル、アルミなどで図1のゲート電極を兼ね
るゲート配線2、補助容量配線3を形成する。このと
き、ゲート配線2、補助容量配線3および遮光性パター
ン16に、テーパ形状改善、およびゲート絶縁膜の信頼
性向上を目的に、表面を陽極酸化し、陽極酸化膜7を形
成しても良い。次に、チッ化シリコン、酸化シリコンな
どでゲート絶縁膜5、アモルファスシリコン、ポリシリ
コンなどで半導体層6、n型アモルファスシリコン、n
型微結晶シリコンなどで半導体コンタクト層17を順次
成膜してパターニングした(図2参照)。
【0020】次に、ITOなどの透明導電膜でソース配
線8および接続線4を、成膜して所定形状にパターニン
グする。さらに、その上に、層間絶縁膜12として感光
性のアクリル樹脂をスピン塗布法により例えば3μmの
膜厚で形成し、表面を平坦化した(図3参照)。
【0021】ここでは、前記感光性のアクリル樹脂とし
て、ベースポリマーは、メタクリル酸とグリシジルメタ
クリレートのポリマーで、感光剤としてナフトキシジア
ジド系ポジ型感光剤のものを使用した。次に、この樹脂
に対して、所望のパターンに従って露光し、アルカリ性
の溶液によって現像処理する。これにより露光された部
分のみがアルカリ性の溶液によってエッチングされ、層
間絶縁膜12を貫通するコンタクトホール14が形成さ
れることになる(図4参照)。
【0022】さらに、その上に、画素電極15となるI
TOなどの透明導電膜を成膜し、ステッパ法を用いて露
光しパターニングする。これにより画素電極15は、層
間絶縁膜12を貫くコンタクトホール14を介して、T
FT10のドレイン電極と接続されている接続線4と接
続されることになる。このように、ソース配線8と画素
電極15の重なり幅が一定であるためにステッパ露光な
どの方法で形成した場合に生じやすいブロック別れを防
止することができる。これは特に、ソースライン反転、
ドット反転駆動と呼ばれる隣り合うソース配線8毎に映
像信号の極性を反転させた駆動を行ったとき効果的であ
る。また、コンタクトホールを遮光性パターン16もし
くは遮光性の各配線上に設けることにより、コンタクト
部分は平坦でないので配向不良により光り抜けが生じる
のを隠すことができ表示品位の向上が図れる。このと
き、複数の画素電極15の分割をゲート配線2および遮
光性パターン16上で行った(図1参照)。
【0023】その後、図示しない対向基板として、ガラ
ス基板などの透明な基板上に、赤、緑、青3色のカラー
フィルターと対向電極を設け、アクティブマトリクス基
板の間に、液晶を封入し、シール材を用いて貼り合わせ
る。そのとき、必要に応じて配向膜や偏光板を用いる。
【0024】本実施形態のアクティブマトリクス型液晶
表示装置においては、隣り合う画素電極15の分割を遮
光性パターン16上で行ったため、対向基板側に遮光膜
を設ける必要がなくなり対向基板とアクティブマトリク
ス基板との貼り合わせ時の位置ずれを見込んだマージン
分開口率の向上と製造原価の低減を図ることができる。
【0025】また、ソース配線8がITOなどの透明導
電膜で形成されているので開口率の向上を図ることがで
きる。また、遮光性パターン16を用いて補助容量を形
成しているため補助容量配線3の幅を狭くすることがで
き、更なる高開口率化を図ることができる。
【0026】なお、本実施形態では補助容量を補助容量
配線3をゲート配線2とは別に設けるCs on Co
m方式を用いたが、図5に示すゲート配線2から枝分か
れした遮光性パターン16を用いて補助容量を形成する
Cs on Gate構造でも同様の効果が得られる。
【0027】(実施形態2)図6は、本発明の実施形態
2のアクティブマトリクス型液晶表示装置におけるアク
ティブマトリクス基板の構成を示す平面図で、図7は図
6のD−D’線断面図であり、実施形態1と同じ部分の
説明は省略する。
【0028】本実施形態では、ソース配線をソース配線
8aと8bの2本を一組として用い、ソース電極9部分
で両配線を接続して断線冗長性を持たせた。この場合で
も、ソース配線8a、8bを透明導電膜で形成すること
により、開口率が低下することはない。また、この様に
接続を画素毎にすることにより、断線冗長性をより高め
ることができる。
【0029】ここで図8に示すように、1画素電極下に
ある隣り合うソース配線8a、8bに入力する信号をそ
れぞれソース1、ソース2に示すようなお互いに逆極性
の信号を入力するソースライン反転駆動を用いて駆動す
ることにより、お互いの容量を打ち消し合い縦方向にで
るシャドーイングを軽減することができる。また、図9
に示すソースライン反転駆動を1水平走査期間毎に極性
反転するドット反転駆動を用いると更に効果がある。こ
のとき、ソース配線8a、8bと画素電極15間の容量
を同じにすることにより更に効果的である。
【0030】なお、本実施形態でも補助容量を、図10
に示すゲート配線2から枝分かれした遮光性パターン1
6を用いて補助容量を形成するCs on Gate構
造でも同様の効果が得られる。
【0031】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の液晶表
示装置によると、走査配線と信号配線および該配線に接
続されたスイッチング素子が設けられ、前記スイッチン
グ素子の走査電極に前記走査配線が接続され、前記走査
電極以外の一方電極に前記信号配線、他方電極に画素電
極が接続されたアクティブマトリクス基板と、対向電極
が形成された対向基板とが液晶を挟んで対向する形で設
けられ、画素電極と前記信号配線が絶縁膜を介して重畳
され、前記画素電極は前記信号配線と平行に配置された
遮光性パターン上で分離されていることにより、信号配
線と画素電極間の重なり幅が同一になるため、ステッパ
法などで起こるブロック別れと呼ばれる表示不良を無く
すことができる。また、画素電極間の光漏れを遮光性パ
ターンで隠すことができるので、対向基板側に遮光膜を
設ける必要がなく対向基板とアクティブマトリクス基板
との貼り合わせ時の位置ずれを見込んだマージン分開口
率の向上と製造原価の低減を図ることができる。
【0032】また、前記信号配線が透明導電膜で形成さ
れていることにより、開口率の向上を図ることができ
る。
【0033】また、前記遮光性パターンとして導電膜を
用いて補助容量を形成されていることにより、更なる高
開口率化を図ることができる。
【0034】また、前記信号配線と接続された予備配線
を前記信号配線と平行に配置し、1画素内に隣接する信
号配線と予備配線が配置され、各々の配線と画素電極間
にできる容量が等しくなるように形成され、前記信号配
線にライン毎に極性の反転する信号電圧が印加すること
により、信号配線の断線冗長性を持たすことができ良品
率の向上が図れる。このとき、前記駆動を行うことによ
り縦方向に出るシャドーイングを軽減することができ、
表示品位の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1のアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の部分平面図
である。
【図2】図1のA−A’線断面図である。
【図3】図1のB−B’線断面図である。
【図4】図1のC−C’線断面図である。
【図5】本発明の実施形態1のアクティブマトリクス型
液晶表示装置の別のアクティブマトリクス基板の部分平
面図である。
【図6】本発明の実施形態2のアクティブマトリクス型
液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の部分平面図
である。
【図7】図6のD−D’線断面図である。
【図8】本発明の実施形態2のアクティブマトリクス型
液晶表示装置の駆動信号である。
【図9】本発明の実施形態2のアクティブマトリクス型
液晶表示装置の別の駆動信号である。
【図10】本発明の実施形態2のアクティブマトリクス
型液晶表示装置の別のアクティブマトリクス基板の部分
平面図である。
【図11】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
のアクティブマトリクス基板の部分平面図である。
【図12】図11のE−E’線断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 ゲート配線 3 補助容量配線 4 接続線 8 ソース配線 10 TFT(薄膜トランジスタ) 12 層間絶縁膜 14 コンタクトホール 15 画素電極 16 遮光性パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−125087(JP,A) 特開 平6−308533(JP,A) 特開 平6−250217(JP,A) 国際公開95/2847(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/1343

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 走査配線と信号配線および該配線に接続
    されたスイッチング素子が設けられ、前記スイッチング
    素子の走査電極に前記走査配線が接続され、前記走査電
    極以外の一方電極に前記信号配線、他方電極に画素電極
    が接続されたアクティブマトリクス基板と、対向電極が
    形成された対向基板とが液晶を挟んで対向する形で設け
    られた液晶表示装置において、前記画素電極と前記信号
    配線が絶縁膜を介して重畳され、前記画素電極は前記信
    号配線と平行に配置された前記基板上に形成された遮光
    性パターン上で分離されており、前記信号配線と接続さ
    れた予備配線を前記信号配線と平行に配置し、1画素内
    に隣接する信号配線と予備配線が配置され、各々の配線
    と画素電極間にできる容量が等しくなるように形成さ
    れ、該信号配線にライン毎に極性の反転する信号電圧が
    印加されることを特徴とする液晶表示装置。
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