JP3935246B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置に関わり、画素電極に対向して設けられる蓄積容量生成用の電極を配した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０と図１１は、従来の薄膜トランジスタ型液晶表示装置において、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓなどの部分を基板上に備えた薄膜トランジスタアレイ基板の一構造例を示すものである。
図１０と図１１に示す薄膜トランジスタアレイ基板において、ガラスなどの透明の基板１３上に、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとがマトリクス状に配線されている。また、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとで囲まれた領域が画素部１とされ、各画素部１には薄膜トランジスタ３が設けられている。
【０００３】
図１０と図１１に示す薄膜トランジスタ３は逆スタガ型の一般的な構成のものであり、ゲート配線Ｇとこのゲート配線Ｇの一部を兼用して設けられたゲート電極２上に、ゲート絶縁膜３を設け、ゲート電極２上のゲート絶縁膜３上にアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる半導体能動膜４をゲート電極２に対向させて設け、更にこの半導体能動膜４の一側端部と他側端部上に導電材料からなるドレイン電極６とソース電極７とを相互に対向させて設けて構成されている。なお、半導体能動膜４の両側の上部側にはリンなどのドナーとなる不純物を高濃度にドープしたアモルファスシリコンなどのオーミックコンタクト膜８、８が形成されている。
【０００４】
そして、前記ゲート絶縁膜３とソース電極６とドレイン電極７などの上を覆ってこれらの上に絶縁膜からなるパッシベーション膜１０が設けられ、パッシベーション膜１０の上には、ドレイン電極７の上からドレイン電極７の側方側にかけて画素部１のほぼ全域を占めるようにＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電材料からなる画素電極１１が設けられている。また、画素電極１１とパッシベーション膜１０上には図示略の配向膜が形成され、この配向膜上方に液晶が設けられるとともに、コモン電極を備えた対向基板が設けられてアクティブマトリクス型液晶表示装置が構成されていて、前記透明画素電極１１によって液晶分子に電界を印加すると液晶分子の配向制御ができるようになっている。
【０００５】
次に、図１０と図１１に示す構造の液晶表示装置にあっては、基板１３上にゲート電極２を形成する際に同時形成された補助電極１２が画素電極１１と対向させて設けられている。この補助電極１２は、図１１に示すように画素電極１１の外周部に対応して画素部１の輪郭を囲むように環状に設けられたもので、画素電極１１と補助電極１２とでゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０とを挟むことで容量を構成し、この容量を蓄積容量として利用することで液晶駆動の際に必然的に発生する寄生容量による影響を抑制できるように構成されている。
また、前記構造の液晶表示装置にあっては、通常、透明基板１３の裏側にバックライトを設け、このバックライトから出された光を配向制御された液晶が遮るか透過させるかによって使用者に明暗を認識させる構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０と図１１に示す構造であると、画素電極１１と補助電極１２の間にゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０を挟むことで蓄積容量を構成できるので、液晶駆動上の利点を有するが、以下に説明する問題を有していた。
まず、ゲート絶縁膜３はゲート電極２と半導体能動膜４との間に絶縁のために介在させる膜であり、特に膜質を良好にする必要があるために、成膜条件を厳格に管理する必要があるのに対し、パッシベーション膜１０はゲート絶縁膜３ほど厳密に膜質を要求されないために一般にゲート絶縁膜３よりも寛容な成膜条件で形成されている。
ここで図１０と図１１に示す従来構造のように画素電極１１と補助電極１２の間にゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０を挟むことで蓄積容量を構成する構成であると、２つの絶縁膜で蓄積容量を構成することになるので、蓄積容量を多くとることができないとともに、蓄積容量を規定値に制御することが難しくなり易い問題があった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、従来構造よりも蓄積容量の設定を容易にして信号の安定化を図り、開口率の向上を図り得るとともに、製造時に必要とするマスク枚数を削減して製造工程の簡略化を図り得る液晶表示装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、基板上にゲート配線とソース配線とがマトリクス状に設けられ、前記ゲート配線と前記ソース配線の各交差点近傍に前記ゲート配線と電気的に接続するゲート電極が形成され、前記ソース配線が前記ゲート配線及びゲート電極上に形成した第１絶縁膜上に形成されるとともに、半導体能動膜が前記第１絶縁膜を介して前記ゲート電極上方に形成され、前記半導体能動膜上に前記ソース配線と接続するソース電極及び該ソース電極と離隔してドレイン電極がそれぞれ形成され、前記第１絶縁膜上に容量生成用の電極膜が少なくとも前記ソース配線に近接させて並設され、前記電極膜、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極及び半導体能動膜を設けた第１絶縁膜上に第２絶縁膜が形成され、さらに画素電極が前記電極膜と協働して容量を形成するよう前記ドレイン電極に接続させて前記第２絶縁膜上に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明構造にあっては、従来構造の如く複数の絶縁膜ではなく、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
更に本発明構造にあっては、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
上述の構成では誘電体膜となる第２絶縁膜を電極膜と画素電極とで挟んで蓄積容量を構成することにより、蓄積容量を構成するための誘電体膜を単一膜としたので、従来構造の如く複数の絶縁膜から構成する場合よりも蓄積容量の設定が正確にできるようになる。
【００１０】
更に、本発明の構成において画素電極の縁部と電極膜により第２絶縁膜を挟む構造とするならば、画素電極縁部側の発生させる電気力線が画素電極の中央部分側の発生させる電気力線と異なるようになるので、画素電極の中央部分側が発生させる電気力線に沿って配向する液晶と、画素電極の縁部側が発生させる電気力線に沿って配向する液晶の配向状態を若干異ならせることができ、これにより、液晶表示装置として見た場合に、画素電極の中央部側の電気力線に沿う液晶と、画素電極の縁部側の異なる電気力線に沿う液晶とで２通りの配向状態を生み出すことができ、マルチドメイン化できるので、液晶表示装置の視野角が狭いという問題をこれらの配向状態の異なる液晶で補うことができる。
【００１１】
次に本発明において、電極膜が前記第１絶縁膜を貫通して直接ゲート配線に接続されてなることを特徴とする構成でも良い。この構成により、フォトリソ工程で製造する場合に使用するマスク枚数を削減し、歩留まり向上を図る。
次に本発明において、前記画素電極形成時に前記電極膜と前記ゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成したことを特徴とする構成でも良い。この構成により、画素電極の形成と同時に電極膜とゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成できる。
【００１２】
次に本発明は、基板上に互いに平行な複数のソース配線、該ソース配線と接続するソース電極及び該ソース電極と隔離したドレイン電極がそれぞれ形成され、前記ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体能動膜が設けられ、前記ソース配線、ソース電極、ドレイン電極及び半導体能動膜を設けた基板上に第１絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極が前記第１絶縁膜を介して前記半導体能動膜上方に形成されるとともに、前記第１絶縁膜上に前記ゲート電極と接続するゲート配線が前記ソース配線と互いに交差するよう設けられ、前記第１絶縁膜上に容量生成用の電極膜が少なくとも前記ゲート配線に近接させて並設され、前記電極膜、ゲート配線及びゲート電極を設けた第１絶縁膜上に第２絶縁膜が形成され、更に画素電極が前記電極膜と協働して容量を構成するよう前記ドレイン電極に接続させて前記第２絶縁膜上に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この構造においても先の構造と同様に、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。また、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の各実施形態を詳細に説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものではないのは勿論である。
図１と図２は本発明を逆スタガ型のアクティブマトリクス液晶表示装置に適用した第１の形態の要部を示すもので、この例の液晶表示装置３０は、薄膜トランジスタアレイ基板３１と、この薄膜トランジスタアレイ基板３１に平行に離間して設けられた透明の対向基板３２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板３１と対向基板３２との間に封入された液晶３３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板３１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線３５と多数のゲート配線３６が、平面視した場合に図２に示すようにマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線３５とゲート配線３６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部３７とされ、各画素部３７に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極３８が形成されるとともに、各画素部３７の隅部において、隣接する他の画素部３７の一部にまたがるように薄膜トランジスタＴが設けられている。
【００１５】
図２は、ソース配線３５とゲート配線３６とで囲まれた１つの画素部３７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴの部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板３１には画素部３７が多数整列形成されて液晶表示装置３０としての表示画面が構成されている。
この形態の薄膜トランジスタアレイ基板３１の構造を更に詳細に説明すると、基板４０上にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるゲート配線３６が多数相互に平行に形成され、各ゲート配線３６の一部分がゲート電極４１とされるとともに、このゲート電極４１と基板４０を覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）４２が設けられ、ゲート電極４１上の第１絶縁膜４２上に半導体能動膜４３がゲート電極４１と対向させて積膜され、この半導体能動膜４３の両端部側にｎ+膜などからなるオーミックコンタクト膜４５、４６が半導体能動膜４３の中央部側に間隙をあけて相互に離間して積膜されている。
【００１６】
なお、この形態の構造においてオーミックコンタクト膜４５、４６はゲート電極４１の一側と他側にそれぞれ設けられているので、一方のオーミックコンタクト膜４５が１つの画素部３７の領域内に設けられると、他方のオーミックコンタクト膜４６が隣接する他の画素部３７の領域内に設けられている。
また、オーミックコンタクト膜４５に接続するようにＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるドレイン電極４８が、オーミックコンタクト膜４６に接続するようにＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるソース電極４９がそれぞれ形成されている。
【００１７】
次に、薄膜トランジスタＴと第１絶縁膜４２とを覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）５０が設けられ、この第２絶縁膜５０上であって、画素部３７に対応する領域を覆うように画素電極３８が設けられ、この画素電極３８は、薄膜トランジスタＴのドレイン電極４８の端部上の第２絶縁膜５０に形成された導通孔５１に形成された接続導通膜５２によりドレイン電極４８に接続されている。
更に、図２に示すようにソース配線３５の薄膜トランジスタ形成側における第１絶縁膜４２上には、ソース配線３５に沿う配線状のトランジスタ側第１電極膜５３が設けられていてこのトランジスタ側第１電極膜５３が図１に示すように第２絶縁膜５０に覆われている。
【００１８】
このトランジスタ側第１電極膜５３は、図２に示すように隣接する薄膜トランジスタＴ、Ｔの間の部分においてソース配線３５と平行に延在された直線部５５と、薄膜トランジスタＴを迂回するように直線部５５に連続された折曲部５６とから構成されている。そして、第１電極膜５３の直線部５５が画素電極３８の縁部に対向する位置に形成されていて、直線部５５の内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側に、直線部５５の外側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して直線部５５が設けられるとともに、薄膜トランジスタＴに近い部分において折曲部５６の一部分もその内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側に、折曲部５６の縁部側の一部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して折曲部５６が配置されている。
【００１９】
図２においてソース配線３５の薄膜トランジスタ側と反対側における第１絶縁膜４２上には、ソース配線３５に沿って直線状に配置されたソース側第１電極膜５８が設けられるとともに、このソース側第１電極膜５８はその内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側にその外側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して第１絶縁膜４２上に設けられ、ソース側第１電極膜５８も図１に示すように第２絶縁膜５０により覆われている。
前記第１電極膜５３・・・、５８・・・はそれぞれソース配線３５・・・に沿って基板４０のソース配線３５・・・の各端部側にまで延出されて基板４０の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜５３・・・、５８・・・は接地電位とされるようになっている。なお、ソース配線３５・・・の各端部側にまで延出された各第１電極膜５３、５８の端部側の接続には、例えば、第２絶縁膜５０にコンタクトホールを形成し、画素電極３８を形成する場合に使用する透明導電膜で相互接続した構造とされている。
【００２０】
一方、図１に示すように薄膜トランジスタアレイ基板３１に対して設けられている対向基板３２の液晶側には、透明の基板６１側から順にカラーフィルタ６２とコモン電極膜６３とが積膜されている。前記カラーフィルタ６２は、表示に寄与しない薄膜トランジスタ部分やゲート配線部分およびソース配線部分等を覆い隠すためのブラックマトリクスと、画素電極３８を設けた画素部３７で表示に寄与する部分を通過する光を透過させ、更に、カラー表示をするためのカラー画素部を主体として構成されている。これらのカラー画素部は、液晶表示装置がカラー表示の構造の場合に必要とされ、画素部毎に設けられているが、隣接する画素部において色違いとなるように、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３元色のものが色の配置の偏りのないように規則的に、あるいはランダムに配置されている。
なお、図１に示す断面構造では薄膜トランジスタアレイ基板３１の液晶側と対向基板３２の液晶側に設けられる配向膜は省略してあるとともに、薄膜トランジスタアレイ基板３１の外側と対向基板３２の外側に設けられる偏光板などを省略してある。
【００２１】
次に、図１と図２に示す構造の液晶表示装置の作用と効果について説明する。
本願のこの形態の構造においては、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴの作動によって所望の画素部３７の画素電極３８と対向基板側のコモン電極膜６３間に電圧を印加するか否かを切り換えることで表示非表示を切り替えて使用することができる。
【００２２】
従って電圧を印加した画素部３７に対応する領域の液晶分子の配向制御を行うことができ、基板４０の下側に設けたバックライトからの光線を導入することにより、このバックライトの光線を液晶分子の配向制御状態により偏光するかそのまま通過させることで暗状態と明状態に切り換えることができる。
次に、第１電極膜５３、５８を設け、これらに対して第２絶縁膜５０を介して対峙するように画素電極３８の縁部を配することでこれらの間に蓄積容量を形成することができ、この容量で液晶表示装置に生じる寄生容量の一部を打ち消すことができ、薄膜トランジスタＴの安定動作を図ることができる。
また、第１電極膜５３、５８と画素電極３８は第２絶縁膜５０のみを介して対向されているので、２つの物理的性質の異なる絶縁膜を介して蓄積容量を構成していた従来構造に比べて容量を正確に設定できる結果、薄膜トランジスタＴの安定動作を図ることができる。即ち、この実施形態の構造にあっては、従来構造の如く複数の絶縁膜ではなく、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極３８の縁部と第１電極膜５３、５８の対向面積）を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極３８の縁部と第１電極膜５３、５８の対向面積）を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００２３】
次に、第１電極膜５３、５８はそれぞれ接地電位とされているので、画素電極３８が発生させる電界において、接地された第１電極膜５３、５８と対向する縁部の領域における電界は画素電極３８の中央部側の領域が発生させる電界と異なることになる。このことから、液晶の配向性が画素電極３８の中央部側に対応する領域と画素電極３８の第２電極膜３８Ａ、３８Ｂ側の領域とで異なることになり、マルチドメイン化できるので、これにより液晶表示装置が従来から問題としている視野角依存性を緩和することができるようになる。
【００２４】
即ち、画素電極３８から発せられた電気力線は、画素電極３８の中央部側領域では対向基板３２のコモン電極膜６３に向かうが、画素電極３８の縁部側において電気力線は第１電極膜５３、５８側に引き寄せられるように歪んで発生するので、この歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は、画素電極３８の中央部側領域に対応するものと、第１電極膜５３、５８に対峙する画素電極３８の縁部側に対応するもので複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００２５】
次に、図３は本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態を示すもので、この形態の構造では、画素電極３８の縁部に対応させて設ける第１電極膜７０を各画素部３７において環状に形成し、第１電極膜７０を画素電極３８のほぼ全周に対応する形状にした点に特徴がある。なお、各画素部３７に設けられた第１電極膜７０はソース配線３５に平行に配置された接続導体７１によって相互に接続されて各接続導体７１は基板のソース配線の各端部側にまで延出されて基板の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜７０・・・は接地電位とされるようになっている。
その他の構造については先に図１と図２を基に説明した形態の構造と同等である。
【００２６】
図３に示す構造においても図１と図２に示す構造と同等の効果を得ることができる。
また、図３に示す構造では画素電極３８から発せられた電気力線は、画素電極３８のほぼ全周に設けられた第１電極膜７０側に引き寄せられるように放射状に歪んで生じるので、この放射状に歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、画素電極３８のほぼ全周という、図１と図２を基に説明した先の形態の構造よりも広い面積で電気力線の歪を生じさせることができ、先の形態の構造よりも更にマルチドメイン化を図ることができ、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００２７】
図４と図５は、本発明に係る液晶表示装置の第３の実施形態を示すもので、この形態の構造は、蓄積容量生成用の電極膜の構造が先の形態の構造と異なるものとされている。
この形態の液晶表示装置８０は、薄膜トランジスタアレイ基板８１と、この薄膜トランジスタアレイ基板８１に平行に離間して設けられた透明の対向基板８２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板８１と対向基板８２との間に封入された液晶８３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板８１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線８５と多数のゲート配線８６が、平面視した場合にマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線８５とゲート配線８６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部８７とされ、各画素部８７に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極８８が形成されるとともに、各画素部８７の隅部に薄膜トランジスタＴ'が設けられている。
【００２８】
図４は、ソース配線８５とゲート配線８６とで囲まれた１つの画素部８７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴ'の部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板８１には画素部８７が多数整列形成されて液晶表示装置８０としての表示画面が構成されている。
この形態の薄膜トランジスタアレイ基板８１の構造を更に詳細に説明すると、各画素部８７において基板９０上にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるゲート配線８６が多数相互に平行に形成され、各ゲート配線８６の一部分を延出させてゲート電極９１が形成されるとともに、このゲート電極９１と基板９０を覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）９２が設けられ、ゲート電極９１上の第１絶縁膜９２上に半導体能動膜９３がゲート電極９１と対向させて積膜され、この半導体能動膜９３の両端部側にｎ+膜などからなるオーミックコンタクト膜を介してドレイン電極９８とソース電極９９がそれぞれ形成され、更に第１絶縁膜９２上にソース配線８５が形成されている。
【００２９】
次に、薄膜トランジスタＴ'と第１絶縁膜９２とソース配線８５を覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）１００が設けられ、この第２絶縁膜１００上であって、画素部８７に対応する領域の大部分を覆うように画素電極８８が設けられるとともに、この画素電極８８は薄膜トランジスタＴ'のドレイン電極９８の端部上の第２絶縁膜１００に形成されたコンタクトホール１０１に形成された接続導通膜８８ａによりドレイン電極９８に接続されている。また、画素電極８８の薄膜トランジスタＴ'との接続部と反対側の部分には、隣接する隣の画素部８７に対応するゲート配線８６の領域まで延在する延出部８８Ａが形成され、この延出部８８Ａが、１つの画素部８７に対応するゲート配線８６の長さの半分程の部分に被さるように形成されている。
【００３０】
更に、画素部８７において薄膜トランジスタＴ'を設けていない側の画素電極８７の端部側であって第１絶縁膜９２上には、左右のソース配線８５に挟まれるように第１電極膜１０３が設けられていてこの第１電極膜１０３を覆って前記第２絶縁膜１００が形成されている。
この第１電極膜１０３には、画素電極８８と同様に隣接する隣の画素部８７に対応するゲート配線８６の領域まで延在する延出部１０３Ａが形成され、この延出部１０３Ａは、先の延出部８８Ａよりも広い部分を占めるように形成されている。そして、ゲート配線８６上において、延出部１０３Ａに覆われていない部分の第１絶縁膜９２と第２絶縁膜１００とにゲート配線８６に通じるコンタクトホール１０５が形成され、更に、コンタクトホール１０５に隣接する位置の第２絶縁膜１００に第１電極膜１０３に通じるコンタクトホール１０６が形成されていて、両コンタクトホール１０５、１０６に渡って形成された連絡路１０７によりゲート配線８６と第１電極膜１０３とが電気的に接続されている。なお、画素電極８８の縁部において、第１電極膜１０３とそれに対して第２絶縁膜１００を介して対向する画素電極８８の端部８８Ａが対向電極となって両者と第２絶縁膜１００とで容量を構成する。
【００３１】
図４と図５に示す構造によれば、第１電極膜１０３と画素電極８８の端部８８Ａとの間に第２絶縁膜１００を挟んで蓄積容量を構成できるので、この蓄積容量で液晶表示装置に生じる寄生容量の一部を打ち消すことができ、薄膜トランジスタＴ'の安定動作を図ることができる。
また、第１電極膜１０３と画素電極８８の端部８８Ａは第２絶縁膜１００のみを介して対向されているので、２つの物理的性質の異なる絶縁膜を介して蓄積容量を構成していた従来構造に比べて容量設定が正確に設定できる結果、薄膜トランジスタＴ'の安定動作を図ることができる。
【００３２】
次に、図４と図５に示す構造の薄膜トランジスタアレイ基板の構造を採用した場合の利点について、この構造を製造する方法に関連付けて説明する。
図４と図５に示す薄膜トランジスタアレイ基板を製造するには、基板９０の上面全部にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性の導電性金属膜を形成し、これにマスク（１枚目）を使用して不要部分をエッチングで除去するパターニングを施して基板上に図４に平面構造を示すゲート電極とゲート配線を形成する。
次にこれらの上に第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）と半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を成膜し、これらの上にマスク（２枚目）を使用してからパターニングし、アイランド状の半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を形成する。
【００３３】
次いでこれらの上に導電性金属膜を被覆してからマスク（３枚目）を使用してパターニングを行い、ソース電極とソース配線とドレイン電極と隣接するソース配線間の第１電極膜を形成する。次に、ソース電極とドレイン電極間のアイランド状のオーミックコンタクト膜と半導体能動膜の不要部分をエッチングにより除去して薄膜トランジスタとしてのチャネル部を形成する。ここでは、先のパターニングにより形成したソース電極とソース配線とドレイン電極と隣接するソース配線間の第１電極膜をマスクとして利用できるので、チャネル部形成用に特別にマスクは必要ない。
【００３４】
続いてこれらの上に第２絶縁膜（パッシベーション膜）を形成し、この第２絶縁膜にマスク（４枚目）を施してからエッチングしてゲート配線に達するコンタクトホールと第１電極膜に達するコンタクトホールとドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する。なおここで、ゲート配線に達するコンタクトホールを形成するには第２絶縁膜に加えて第１絶縁膜もエッチングするが、第１絶縁膜の下には導電性金属膜のゲート配線が存在するのでこの部分でエッチングは停止する。
次いで、コンタクトホール加工済みの第２絶縁膜の上にＩＴＯの透明導電膜を成膜すると透明導電膜は第２絶縁膜上と各コンタクトホールを埋めるように成膜される。ここで更にマスク（５枚目）を使用して透明電極膜をパターニングして画素電極を形成する。そして、コンタクトホールを覆った透明画素電極部分を残すことで、第２絶縁膜下の第１導電膜と第１絶縁膜下のゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成することができ、これにより図４と図５に示す構造の薄膜トランジスタアレイ基板８１を得ることができる。
【００３５】
以上の製造方法で薄膜トランジスタアレイ基板を製造すると使用するマスクの使用枚数を５枚とすることができ、必要マスク枚数をできるだけ少なくして製造工程を簡略化でき、歩留まり向上を図ることができる。特に、後述する方法では６枚のマスクを必要とするが、この例の製造方法であれば５枚のマスクうぃ使用することで製造することができるので歩留まり向上に寄与する。
【００３６】
図６と図７は、図４と図５に示す構造の液晶表示装置と基本的な構造を同一として、ゲート配線８６と画素電極１０８の端部１０８ａとの接続構造を別の構造とした場合の形態を示す。
この形態においては、第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）１２２と第２絶縁膜（パッシベーション膜）１２８を積膜しているが、画素電極１０８の端部１０８ａとともに蓄積容量を構成する第１電極膜１２３の構造と接続状態が先の形態と異なっているが、蓄積容量を生成できる点について同等の効果を奏する。
まず、第１絶縁膜１２２のみにゲート配線８６に通じるコンタクトホール１２４が形成され、このコンタクトホール１２４を利用して設けられた連絡路１２５により第１電極膜１０３とゲート配線８６とが接続されている。また、画素電極１０８の縁部に設けた延出部１０８Ａは１つの画素部１０８の幅に相当する幅とされ、１つの画素部８７に相当するゲート配線８６の大部分を覆うように延出形成され、第１電極膜１０３も１つの画素部８７に相当するゲート配線８６の大部分を覆うように延出形成されている。
【００３７】
図６と図７に示す薄膜トランジスタアレイ基板を製造するには、基板９０上に先の形態の場合と同様にマスク（１枚目）を用いるパターニングを行ってゲート電極とゲート配線を形成する。次に、これらの上に先の形態の場合と同様に第１絶縁膜を形成し、更にマスク（２枚目）を用いてアイランド状の半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を形成する。
【００３８】
次いでゲート絶縁膜の上にマスク（３枚目）を使用してパターニングを行い、コンタクトホールを形成し、次いでそれらの上にソース電極とドレイン電極形成用の導電性金属膜を形成し、マスク（４枚目）を使用してパターニングを行い、ソース電極とソース配線とドレイン電極および蓄積容量用の電極を形成する。続いてここでパターニングした膜を利用して半導体能動膜のチャネル部分のエッチングを行い、チャネルを形成する。続いてこれらを覆うＳｉＮxのパッシベーション膜を積膜する。
【００３９】
次にマスク（５枚目）を用いてパッシベーション膜のエッチングを行い、ドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する。
次にこれらの上にＩＴＯの透明画素電極形成用の成膜を行い、マスク（６枚目）を用いて透明画素電極を形成し、同時に蓄積容量形成用の電極も形成して図６に断面構造を示す構造を得ることができる。
以上のような製造方法を採用することにより、図６に示す構造を６枚のマスクを使用することで得ることができる。
【００４０】
図８と図９は、順スタガ型の液晶表示装置に本発明を適用した実施形態を示す断面図と平面図である。
この例の液晶表示装置１３０は、薄膜トランジスタアレイ基板１３１と、この薄膜トランジスタアレイ基板１３１に平行に離間して設けられた透明の対向基板１３２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板１３１と対向基板１３２との間に封入された液晶１３３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板１３１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線１３５と多数のゲート配線１３６が、平面視した場合にマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線１３５とゲート配線１３６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部１３７とされ、各画素部に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極１３８が形成されるとともに、各画素部１３７の隅部に、隣接する他の画素部１３７の一部に薄膜トランジスタＴ1が設けられている。
【００４１】
図９は、ソース配線１３５とゲート配線１３６とで囲まれた１つの画素部１３７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴ1の部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板１３１には画素部１３７が多数整列形成されて液晶表示装置１３０としての表示画面が構成されている。
本形態の薄膜トランジスタアレイ基板１３１の構造を更に詳細に説明すると、各画素部１３７において基板１４０上にソース配線１３５が多数相互に平行に形成され、各ソース配線１３５の一部分がソース電極１４９とされるとともに、このソース電極１４９に対向するように基板１４０上にドレイン電極１４８が形成され、基板１４０上にソース電極１４９とドレイン電極１４８とに接続するように半導体能動膜１４３が設けられ、これらを覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）１４２が設けられ、半導体能動膜１４３上の第１絶縁膜１４２上にゲート電極１４１が半導体能動膜１４３と対向させて積膜されている。
【００４２】
次に、薄膜トランジスタＴ1と第１絶縁膜１４２とを覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）１５０が設けられ、この第２絶縁膜１５０上であって、画素部１３７に対応する領域を覆うように画素電極１３８が設けられ、この画素電極１３８は薄膜トランジスタＴ1のドレイン電極１４８の端部上の第１絶縁膜１４２および第２絶縁膜１５０に形成された導通孔１５１に形成された接続導通膜１５２によりドレイン電極１４８に接続されている。
【００４３】
次に、画素電極１３８の縁部に対応させて設けられる第１電極膜１７０は各画素部１３７において環状に形成され、第１電極膜１７０を画素電極１３８のほぼ全周に対応する形状されている。なお、各画素部１３７に設けられた第１電極膜１７０はゲート配線１３６に平行に配置された接続導体１７１によって相互に接続されて各接続導体１７１は基板のゲート配線の各端部側にまで延出されて基板の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜１７０・・・は接地電位とされるようになっている。また、画素電極１３８において第１電極膜１７０と対向する部分は第２電極膜１３８Ａとされている。
【００４４】
以上のような構造の順スタガ型の薄膜トランジスタを用いる液晶表示装置１３０にあっても、図３で示した実施形態の場合と同等の効果を得ることができる。即ち、蓄積容量を画素電極１３８の全周囲の第１電極膜１７０と、それに対峙する第２電極膜１３８Ａで構成することができるので、液晶表示装置に必然的に生じる寄生容量の一部を打ち消して薄膜トランジスタＴ1の安定動作を図ることができる。
即ちこの実施形態の構造にあっては、従来構造の如くゲート絶縁膜とパッシベーション膜との複数の絶縁膜ではなく、パッシベーション膜１５０だけの単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極１３８の縁部と第１電極膜１７０の対向面積）を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極１３８の縁部と第１電極膜１７０の対向面積）を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、図８と図９に示す構造では画素電極１３８から発せられた電気力線は、画素電極１３８のほぼ全周に設けられた第１電極膜１７０側に引き寄せられるように放射状に歪んで生じるので、この放射状に歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部１３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、画素電極１３８のほぼ全周という、広い面積で電気力線の歪を生じさせることができ、マルチドメイン化を図ることができるので、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００４６】
【実施例】
図１と図２に示す本発明構造の薄膜トランジスタアレイ基板と、図１０と図１１に示す従来構造の薄膜トランジスタアレイ基板の蓄積容量を比較した。
図１と図２に示す構造において、１つの画素部において蓄積容量を構成する第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を６７５μｍ2に設定し、それらの間に厚さ０.４μｍの窒化ケイ素からなるパッシベーション膜を誘電体膜とすると、０.１ｐＦの容量を得ることができた。
これに対し、図１０と図１１に示す構造において、１つの画素部において蓄積容量を構成する第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を１０００μｍ2に設定し、それらの間に厚さ０.４μｍの窒化ケイ素からなるパッシベーション膜と厚さ０.３μｍの窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜を誘電体膜とすると、０.０８５ｐＦの容量を得ることができた。
以上のことから、図１と図２に示す構造を採用することで、同一対向面積において７０％程度蓄積容量を増大させることができた。
なお、パッシベーション膜の比誘電率においては従来構造も本発明構造もほぼ等しく約６.７であった。
【００４７】
次に、図１０と図１１に示す先の例で得られた蓄積容量と同じ蓄積容量で図１と図２に示す構造を採用すると、０.０８５ｐＦの容量を得るために、第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を１.５％減少させることができたので、同一蓄積容量とした場合に液晶表示装置の開口率を約１％向上させることができた。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による薄膜トランジスタによれば、逆スタガ構造の薄膜トランジスタを備える液晶表示装置において、ゲート絶縁膜と半導体能動膜を区分する第１絶縁膜とは別個に設けられる第２絶縁膜を介して第１電極膜と画素電極とを対峙させて設け、第２絶縁膜のみを誘電体膜として蓄積容量を構成したので、従来構造の如く２種類の絶縁膜を電極膜で挟んで蓄積容量を構成していた構造に比べて同一対向電極面積ならば蓄積容量を向上させることができ、薄膜トランジスタの安定動作を図ることができる。また、蓄積容量を従来構造と同一容量にするならば、対向電極面積を少なくできて液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、ソース電極およびドレイン電極を形成する膜と第１電極膜を形成する膜を兼用することができるので、ソース電極およびドレイン電極を形成する際の成膜処理とパターニング処理で同時に第１電極膜も形成でき、画素電極を形成する際の成膜処理とパターニング処理で同時に対向電極も形成できるので、製造工程を複雑にすることもなく、歩留まりを低下させることなく蓄積容量生成用の電極膜を得ることができる。
前記の構造において、第１絶縁膜と第２絶縁膜を貫通する連絡路で画素電極をゲート配線に接続するならば、画素電極を形成する際のパターニングで同時に連絡路も形成できるので、使用するマスク枚数を少なくすることで製造工程を簡略化することができる。
【００４９】
次に、第１電極膜が接地電位とされた場合、画素電極が発生させる電界において、接地された第１電極膜と対向する縁部の領域における電界は画素電極の中央部側の領域が発生させる電界と異なることになる。このことから、液晶の配向性が画素電極の中央部側に対応する領域と画素電極の第２電極膜側の領域とで異なることになり、マルチドメイン化できるので、これにより液晶表示装置が従来から問題としている視野角依存性を緩和することができるようになる。
即ち、画素電極から発せられた電気力線は、画素電極の中央部側領域では対向基板のコモン電極膜に向かうが、画素電極の縁部側において電気力線は第１電極膜側に引き寄せられるように歪んで発生するので、この歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は、画素電極の中央部側領域に対応するものと、第１電極膜に対峙する画素電極の縁部側に対応するもので複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００５０】
次に、前記の構造を逆スタガ型の薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置ではなく、請求項４に記載の如く順スタガ型の薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置に適用することもでき、その場合も同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る逆スタガ型の第１の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図２】 同第１の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図４】 本発明に係る第３の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図５】 同第３の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図６】 本発明に係る第４の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図７】 同第４の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図８】 本発明に係る順スタガ型の液晶表示装置の実施形態を示す断面図。
【図９】 同液晶表示装置の一実施形態を示す平面図。
【図１０】 従来の液晶表示装置の一例に備えられている薄膜トランジスタアレイ基板の断面図。
【図１１】 従来の液晶表示装置の一例に備えられている薄膜トランジスタアレイ基板の平面図。
【符号の説明】
Ｔ、Ｔ'、Ｔ1・・・薄膜トランジスタ、３０、８０、１１０、１３０・・・液晶表示装置、３１、８１、１１１、１３１・・・薄膜トランジスタアレイ基板、
３２、８２、１１２、１３２・・・対向基板、３３、８３、１１３、１３３・・・液晶、３８、８８、１０８、１３８・・・画素電極、４０、９０、１４０・・・基板、
４１、９１、１４１・・・ゲート電極、４２、９２、１２２、１４２・・・第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）、４３、９３・・・半導体能動膜、４９、９９・・・ソース電極、４８、９８・・・ドレイン電極、５０、１００、１２８、１５０・・・第２絶縁膜（パッシベーション膜）、１７０・・・第１電極膜。
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置に関わり、画素電極に対向して設けられる蓄積容量生成用の電極を配した構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０と図１１は、従来の薄膜トランジスタ型液晶表示装置において、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓなどの部分を基板上に備えた薄膜トランジスタアレイ基板の一構造例を示すものである。
図１０と図１１に示す薄膜トランジスタアレイ基板において、ガラスなどの透明の基板１３上に、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとがマトリクス状に配線されている。また、ゲート配線Ｇとソース配線Ｓとで囲まれた領域が画素部１とされ、各画素部１には薄膜トランジスタ３が設けられている。
【０００３】
図１０と図１１に示す薄膜トランジスタ３は逆スタガ型の一般的な構成のものであり、ゲート配線Ｇとこのゲート配線Ｇの一部を兼用して設けられたゲート電極２上に、ゲート絶縁膜３を設け、ゲート電極２上のゲート絶縁膜３上にアモルファスシリコン（ａ-Ｓｉ）からなる半導体能動膜４をゲート電極２に対向させて設け、更にこの半導体能動膜４の一側端部と他側端部上に導電材料からなるドレイン電極６とソース電極７とを相互に対向させて設けて構成されている。なお、半導体能動膜４の両側の上部側にはリンなどのドナーとなる不純物を高濃度にドープしたアモルファスシリコンなどのオーミックコンタクト膜８、８が形成されている。
【０００４】
そして、前記ゲート絶縁膜３とソース電極６とドレイン電極７などの上を覆ってこれらの上に絶縁膜からなるパッシベーション膜１０が設けられ、パッシベーション膜１０の上には、ドレイン電極７の上からドレイン電極７の側方側にかけて画素部１のほぼ全域を占めるようにＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明導電材料からなる画素電極１１が設けられている。また、画素電極１１とパッシベーション膜１０上には図示略の配向膜が形成され、この配向膜上方に液晶が設けられるとともに、コモン電極を備えた対向基板が設けられてアクティブマトリクス型液晶表示装置が構成されていて、前記透明画素電極１１によって液晶分子に電界を印加すると液晶分子の配向制御ができるようになっている。
【０００５】
次に、図１０と図１１に示す構造の液晶表示装置にあっては、基板１３上にゲート電極２を形成する際に同時形成された補助電極１２が画素電極１１と対向させて設けられている。この補助電極１２は、図１１に示すように画素電極１１の外周部に対応して画素部１の輪郭を囲むように環状に設けられたもので、画素電極１１と補助電極１２とでゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０とを挟むことで容量を構成し、この容量を蓄積容量として利用することで液晶駆動の際に必然的に発生する寄生容量による影響を抑制できるように構成されている。
また、前記構造の液晶表示装置にあっては、通常、透明基板１３の裏側にバックライトを設け、このバックライトから出された光を配向制御された液晶が遮るか透過させるかによって使用者に明暗を認識させる構成になっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図１０と図１１に示す構造であると、画素電極１１と補助電極１２の間にゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０を挟むことで蓄積容量を構成できるので、液晶駆動上の利点を有するが、以下に説明する問題を有していた。
まず、ゲート絶縁膜３はゲート電極２と半導体能動膜４との間に絶縁のために介在させる膜であり、特に膜質を良好にする必要があるために、成膜条件を厳格に管理する必要があるのに対し、パッシベーション膜１０はゲート絶縁膜３ほど厳密に膜質を要求されないために一般にゲート絶縁膜３よりも寛容な成膜条件で形成されている。
ここで図１０と図１１に示す従来構造のように画素電極１１と補助電極１２の間にゲート絶縁膜３とパッシベーション膜１０を挟むことで蓄積容量を構成する構成であると、２つの絶縁膜で蓄積容量を構成することになるので、蓄積容量を多くとることができないとともに、蓄積容量を規定値に制御することが難しくなり易い問題があった。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、従来構造よりも蓄積容量の設定を容易にして信号の安定化を図り、開口率の向上を図り得るとともに、製造時に必要とするマスク枚数を削減して製造工程の簡略化を図り得る液晶表示装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記課題を解決するために、基板上にゲート配線とソース配線とがマトリクス状に設けられ、前記ゲート配線と前記ソース配線の各交差点近傍に前記ゲート配線と電気的に接続するゲート電極が形成され、前記ソース配線が前記ゲート配線及びゲート電極上に形成した第１絶縁膜上に形成されるとともに、半導体能動膜が前記第１絶縁膜を介して前記ゲート電極上方に形成され、前記半導体能動膜上に前記ソース配線と接続するソース電極及び該ソース電極と離隔してドレイン電極がそれぞれ形成され、前記第１絶縁膜上に容量生成用の電極膜が少なくとも前記ソース配線に近接させて並設され、前記電極膜、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極及び半導体能動膜を設けた第１絶縁膜上に第２絶縁膜が形成され、さらに画素電極が前記電極膜と協働して容量を形成するよう前記ドレイン電極に接続させて前記第２絶縁膜上に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明構造にあっては、従来構造の如く複数の絶縁膜ではなく、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
更に本発明構造にあっては、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
上述の構成では誘電体膜となる第２絶縁膜を電極膜と画素電極とで挟んで蓄積容量を構成することにより、蓄積容量を構成するための誘電体膜を単一膜としたので、従来構造の如く複数の絶縁膜から構成する場合よりも蓄積容量の設定が正確にできるようになる。
【００１０】
更に、本発明の構成において画素電極の縁部と電極膜により第２絶縁膜を挟む構造とするならば、画素電極縁部側の発生させる電気力線が画素電極の中央部分側の発生させる電気力線と異なるようになるので、画素電極の中央部分側が発生させる電気力線に沿って配向する液晶と、画素電極の縁部側が発生させる電気力線に沿って配向する液晶の配向状態を若干異ならせることができ、これにより、液晶表示装置として見た場合に、画素電極の中央部側の電気力線に沿う液晶と、画素電極の縁部側の異なる電気力線に沿う液晶とで２通りの配向状態を生み出すことができ、マルチドメイン化できるので、液晶表示装置の視野角が狭いという問題をこれらの配向状態の異なる液晶で補うことができる。
【００１１】
次に本発明において、電極膜が前記第１絶縁膜を貫通して直接ゲート配線に接続されてなることを特徴とする構成でも良い。この構成により、フォトリソ工程で製造する場合に使用するマスク枚数を削減し、歩留まり向上を図る。
次に本発明において、前記画素電極形成時に前記電極膜と前記ゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成したことを特徴とする構成でも良い。この構成により、画素電極の形成と同時に電極膜とゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成できる。
【００１２】
次に本発明は、基板上に互いに平行な複数のソース配線、該ソース配線と接続するソース電極及び該ソース電極と隔離したドレイン電極がそれぞれ形成され、前記ソース電極とドレイン電極とを接続する半導体能動膜が設けられ、前記ソース配線、ソース電極、ドレイン電極及び半導体能動膜を設けた基板上に第１絶縁膜が設けられ、前記ゲート電極が前記第１絶縁膜を介して前記半導体能動膜上方に形成されるとともに、前記第１絶縁膜上に前記ゲート電極と接続するゲート配線が前記ソース配線と互いに交差するよう設けられ、前記第１絶縁膜上に容量生成用の電極膜が少なくとも前記ゲート配線に近接させて並設され、前記電極膜、ゲート配線及びゲート電極を設けた第１絶縁膜上に第２絶縁膜が形成され、更に画素電極が前記電極膜と協働して容量を構成するよう前記ドレイン電極に接続させて前記第２絶縁膜上に形成されたことを特徴とする。
【００１３】
この構造においても先の構造と同様に、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。また、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の各実施形態を詳細に説明するが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものではないのは勿論である。
図１と図２は本発明を逆スタガ型のアクティブマトリクス液晶表示装置に適用した第１の形態の要部を示すもので、この例の液晶表示装置３０は、薄膜トランジスタアレイ基板３１と、この薄膜トランジスタアレイ基板３１に平行に離間して設けられた透明の対向基板３２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板３１と対向基板３２との間に封入された液晶３３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板３１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線３５と多数のゲート配線３６が、平面視した場合に図２に示すようにマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線３５とゲート配線３６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部３７とされ、各画素部３７に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極３８が形成されるとともに、各画素部３７の隅部において、隣接する他の画素部３７の一部にまたがるように薄膜トランジスタＴが設けられている。
【００１５】
図２は、ソース配線３５とゲート配線３６とで囲まれた１つの画素部３７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴの部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板３１には画素部３７が多数整列形成されて液晶表示装置３０としての表示画面が構成されている。
この形態の薄膜トランジスタアレイ基板３１の構造を更に詳細に説明すると、基板４０上にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるゲート配線３６が多数相互に平行に形成され、各ゲート配線３６の一部分がゲート電極４１とされるとともに、このゲート電極４１と基板４０を覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）４２が設けられ、ゲート電極４１上の第１絶縁膜４２上に半導体能動膜４３がゲート電極４１と対向させて積膜され、この半導体能動膜４３の両端部側にｎ+膜などからなるオーミックコンタクト膜４５、４６が半導体能動膜４３の中央部側に間隙をあけて相互に離間して積膜されている。
【００１６】
なお、この形態の構造においてオーミックコンタクト膜４５、４６はゲート電極４１の一側と他側にそれぞれ設けられているので、一方のオーミックコンタクト膜４５が１つの画素部３７の領域内に設けられると、他方のオーミックコンタクト膜４６が隣接する他の画素部３７の領域内に設けられている。
また、オーミックコンタクト膜４５に接続するようにＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるドレイン電極４８が、オーミックコンタクト膜４６に接続するようにＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるソース電極４９がそれぞれ形成されている。
【００１７】
次に、薄膜トランジスタＴと第１絶縁膜４２とを覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）５０が設けられ、この第２絶縁膜５０上であって、画素部３７に対応する領域を覆うように画素電極３８が設けられ、この画素電極３８は、薄膜トランジスタＴのドレイン電極４８の端部上の第２絶縁膜５０に形成された導通孔５１に形成された接続導通膜５２によりドレイン電極４８に接続されている。
更に、図２に示すようにソース配線３５の薄膜トランジスタ形成側における第１絶縁膜４２上には、ソース配線３５に沿う配線状のトランジスタ側第１電極膜５３が設けられていてこのトランジスタ側第１電極膜５３が図１に示すように第２絶縁膜５０に覆われている。
【００１８】
このトランジスタ側第１電極膜５３は、図２に示すように隣接する薄膜トランジスタＴ、Ｔの間の部分においてソース配線３５と平行に延在された直線部５５と、薄膜トランジスタＴを迂回するように直線部５５に連続された折曲部５６とから構成されている。そして、第１電極膜５３の直線部５５が画素電極３８の縁部に対向する位置に形成されていて、直線部５５の内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側に、直線部５５の外側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して直線部５５が設けられるとともに、薄膜トランジスタＴに近い部分において折曲部５６の一部分もその内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側に、折曲部５６の縁部側の一部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して折曲部５６が配置されている。
【００１９】
図２においてソース配線３５の薄膜トランジスタ側と反対側における第１絶縁膜４２上には、ソース配線３５に沿って直線状に配置されたソース側第１電極膜５８が設けられるとともに、このソース側第１電極膜５８はその内側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干内側にその外側部分を画素電極３８の縁部の位置よりも若干外側になるように配置して第１絶縁膜４２上に設けられ、ソース側第１電極膜５８も図１に示すように第２絶縁膜５０により覆われている。
前記第１電極膜５３・・・、５８・・・はそれぞれソース配線３５・・・に沿って基板４０のソース配線３５・・・の各端部側にまで延出されて基板４０の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜５３・・・、５８・・・は接地電位とされるようになっている。なお、ソース配線３５・・・の各端部側にまで延出された各第１電極膜５３、５８の端部側の接続には、例えば、第２絶縁膜５０にコンタクトホールを形成し、画素電極３８を形成する場合に使用する透明導電膜で相互接続した構造とされている。
【００２０】
一方、図１に示すように薄膜トランジスタアレイ基板３１に対して設けられている対向基板３２の液晶側には、透明の基板６１側から順にカラーフィルタ６２とコモン電極膜６３とが積膜されている。前記カラーフィルタ６２は、表示に寄与しない薄膜トランジスタ部分やゲート配線部分およびソース配線部分等を覆い隠すためのブラックマトリクスと、画素電極３８を設けた画素部３７で表示に寄与する部分を通過する光を透過させ、更に、カラー表示をするためのカラー画素部を主体として構成されている。これらのカラー画素部は、液晶表示装置がカラー表示の構造の場合に必要とされ、画素部毎に設けられているが、隣接する画素部において色違いとなるように、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３元色のものが色の配置の偏りのないように規則的に、あるいはランダムに配置されている。
なお、図１に示す断面構造では薄膜トランジスタアレイ基板３１の液晶側と対向基板３２の液晶側に設けられる配向膜は省略してあるとともに、薄膜トランジスタアレイ基板３１の外側と対向基板３２の外側に設けられる偏光板などを省略してある。
【００２１】
次に、図１と図２に示す構造の液晶表示装置の作用と効果について説明する。
本願のこの形態の構造においては、スイッチング素子である薄膜トランジスタＴの作動によって所望の画素部３７の画素電極３８と対向基板側のコモン電極膜６３間に電圧を印加するか否かを切り換えることで表示非表示を切り替えて使用することができる。
【００２２】
従って電圧を印加した画素部３７に対応する領域の液晶分子の配向制御を行うことができ、基板４０の下側に設けたバックライトからの光線を導入することにより、このバックライトの光線を液晶分子の配向制御状態により偏光するかそのまま通過させることで暗状態と明状態に切り換えることができる。
次に、第１電極膜５３、５８を設け、これらに対して第２絶縁膜５０を介して対峙するように画素電極３８の縁部を配することでこれらの間に蓄積容量を形成することができ、この容量で液晶表示装置に生じる寄生容量の一部を打ち消すことができ、薄膜トランジスタＴの安定動作を図ることができる。
また、第１電極膜５３、５８と画素電極３８は第２絶縁膜５０のみを介して対向されているので、２つの物理的性質の異なる絶縁膜を介して蓄積容量を構成していた従来構造に比べて容量を正確に設定できる結果、薄膜トランジスタＴの安定動作を図ることができる。即ち、この実施形態の構造にあっては、従来構造の如く複数の絶縁膜ではなく、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極３８の縁部と第１電極膜５３、５８の対向面積）を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極３８の縁部と第１電極膜５３、５８の対向面積）を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００２３】
次に、第１電極膜５３、５８はそれぞれ接地電位とされているので、画素電極３８が発生させる電界において、接地された第１電極膜５３、５８と対向する縁部の領域における電界は画素電極３８の中央部側の領域が発生させる電界と異なることになる。このことから、液晶の配向性が画素電極３８の中央部側に対応する領域と画素電極３８の第２電極膜３８Ａ、３８Ｂ側の領域とで異なることになり、マルチドメイン化できるので、これにより液晶表示装置が従来から問題としている視野角依存性を緩和することができるようになる。
【００２４】
即ち、画素電極３８から発せられた電気力線は、画素電極３８の中央部側領域では対向基板３２のコモン電極膜６３に向かうが、画素電極３８の縁部側において電気力線は第１電極膜５３、５８側に引き寄せられるように歪んで発生するので、この歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は、画素電極３８の中央部側領域に対応するものと、第１電極膜５３、５８に対峙する画素電極３８の縁部側に対応するもので複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００２５】
次に、図３は本発明に係る液晶表示装置の第２の実施形態を示すもので、この形態の構造では、画素電極３８の縁部に対応させて設ける第１電極膜７０を各画素部３７において環状に形成し、第１電極膜７０を画素電極３８のほぼ全周に対応する形状にした点に特徴がある。なお、各画素部３７に設けられた第１電極膜７０はソース配線３５に平行に配置された接続導体７１によって相互に接続されて各接続導体７１は基板のソース配線の各端部側にまで延出されて基板の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜７０・・・は接地電位とされるようになっている。
その他の構造については先に図１と図２を基に説明した形態の構造と同等である。
【００２６】
図３に示す構造においても図１と図２に示す構造と同等の効果を得ることができる。
また、図３に示す構造では画素電極３８から発せられた電気力線は、画素電極３８のほぼ全周に設けられた第１電極膜７０側に引き寄せられるように放射状に歪んで生じるので、この放射状に歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、画素電極３８のほぼ全周という、図１と図２を基に説明した先の形態の構造よりも広い面積で電気力線の歪を生じさせることができ、先の形態の構造よりも更にマルチドメイン化を図ることができ、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００２７】
図４と図５は、本発明に係る液晶表示装置の第３の実施形態を示すもので、この形態の構造は、蓄積容量生成用の電極膜の構造が先の形態の構造と異なるものとされている。
この形態の液晶表示装置８０は、薄膜トランジスタアレイ基板８１と、この薄膜トランジスタアレイ基板８１に平行に離間して設けられた透明の対向基板８２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板８１と対向基板８２との間に封入された液晶８３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板８１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線８５と多数のゲート配線８６が、平面視した場合にマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線８５とゲート配線８６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部８７とされ、各画素部８７に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極８８が形成されるとともに、各画素部８７の隅部に薄膜トランジスタＴ'が設けられている。
【００２８】
図４は、ソース配線８５とゲート配線８６とで囲まれた１つの画素部８７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴ'の部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板８１には画素部８７が多数整列形成されて液晶表示装置８０としての表示画面が構成されている。
この形態の薄膜トランジスタアレイ基板８１の構造を更に詳細に説明すると、各画素部８７において基板９０上にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性導電材料からなるゲート配線８６が多数相互に平行に形成され、各ゲート配線８６の一部分を延出させてゲート電極９１が形成されるとともに、このゲート電極９１と基板９０を覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）９２が設けられ、ゲート電極９１上の第１絶縁膜９２上に半導体能動膜９３がゲート電極９１と対向させて積膜され、この半導体能動膜９３の両端部側にｎ+膜などからなるオーミックコンタクト膜を介してドレイン電極９８とソース電極９９がそれぞれ形成され、更に第１絶縁膜９２上にソース配線８５が形成されている。
【００２９】
次に、薄膜トランジスタＴ'と第１絶縁膜９２とソース配線８５を覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）１００が設けられ、この第２絶縁膜１００上であって、画素部８７に対応する領域の大部分を覆うように画素電極８８が設けられるとともに、この画素電極８８は薄膜トランジスタＴ'のドレイン電極９８の端部上の第２絶縁膜１００に形成されたコンタクトホール１０１に形成された接続導通膜８８ａによりドレイン電極９８に接続されている。また、画素電極８８の薄膜トランジスタＴ'との接続部と反対側の部分には、隣接する隣の画素部８７に対応するゲート配線８６の領域まで延在する延出部８８Ａが形成され、この延出部８８Ａが、１つの画素部８７に対応するゲート配線８６の長さの半分程の部分に被さるように形成されている。
【００３０】
更に、画素部８７において薄膜トランジスタＴ'を設けていない側の画素電極８７の端部側であって第１絶縁膜９２上には、左右のソース配線８５に挟まれるように第１電極膜１０３が設けられていてこの第１電極膜１０３を覆って前記第２絶縁膜１００が形成されている。
この第１電極膜１０３には、画素電極８８と同様に隣接する隣の画素部８７に対応するゲート配線８６の領域まで延在する延出部１０３Ａが形成され、この延出部１０３Ａは、先の延出部８８Ａよりも広い部分を占めるように形成されている。そして、ゲート配線８６上において、延出部１０３Ａに覆われていない部分の第１絶縁膜９２と第２絶縁膜１００とにゲート配線８６に通じるコンタクトホール１０５が形成され、更に、コンタクトホール１０５に隣接する位置の第２絶縁膜１００に第１電極膜１０３に通じるコンタクトホール１０６が形成されていて、両コンタクトホール１０５、１０６に渡って形成された連絡路１０７によりゲート配線８６と第１電極膜１０３とが電気的に接続されている。なお、画素電極８８の縁部において、第１電極膜１０３とそれに対して第２絶縁膜１００を介して対向する画素電極８８の端部８８Ａが対向電極となって両者と第２絶縁膜１００とで容量を構成する。
【００３１】
図４と図５に示す構造によれば、第１電極膜１０３と画素電極８８の端部８８Ａとの間に第２絶縁膜１００を挟んで蓄積容量を構成できるので、この蓄積容量で液晶表示装置に生じる寄生容量の一部を打ち消すことができ、薄膜トランジスタＴ'の安定動作を図ることができる。
また、第１電極膜１０３と画素電極８８の端部８８Ａは第２絶縁膜１００のみを介して対向されているので、２つの物理的性質の異なる絶縁膜を介して蓄積容量を構成していた従来構造に比べて容量設定が正確に設定できる結果、薄膜トランジスタＴ'の安定動作を図ることができる。
【００３２】
次に、図４と図５に示す構造の薄膜トランジスタアレイ基板の構造を採用した場合の利点について、この構造を製造する方法に関連付けて説明する。
図４と図５に示す薄膜トランジスタアレイ基板を製造するには、基板９０の上面全部にＣｒ、Ｍｏ等の遮光性の導電性金属膜を形成し、これにマスク（１枚目）を使用して不要部分をエッチングで除去するパターニングを施して基板上に図４に平面構造を示すゲート電極とゲート配線を形成する。
次にこれらの上に第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）と半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を成膜し、これらの上にマスク（２枚目）を使用してからパターニングし、アイランド状の半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を形成する。
【００３３】
次いでこれらの上に導電性金属膜を被覆してからマスク（３枚目）を使用してパターニングを行い、ソース電極とソース配線とドレイン電極と隣接するソース配線間の第１電極膜を形成する。次に、ソース電極とドレイン電極間のアイランド状のオーミックコンタクト膜と半導体能動膜の不要部分をエッチングにより除去して薄膜トランジスタとしてのチャネル部を形成する。ここでは、先のパターニングにより形成したソース電極とソース配線とドレイン電極と隣接するソース配線間の第１電極膜をマスクとして利用できるので、チャネル部形成用に特別にマスクは必要ない。
【００３４】
続いてこれらの上に第２絶縁膜（パッシベーション膜）を形成し、この第２絶縁膜にマスク（４枚目）を施してからエッチングしてゲート配線に達するコンタクトホールと第１電極膜に達するコンタクトホールとドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する。なおここで、ゲート配線に達するコンタクトホールを形成するには第２絶縁膜に加えて第１絶縁膜もエッチングするが、第１絶縁膜の下には導電性金属膜のゲート配線が存在するのでこの部分でエッチングは停止する。
次いで、コンタクトホール加工済みの第２絶縁膜の上にＩＴＯの透明導電膜を成膜すると透明導電膜は第２絶縁膜上と各コンタクトホールを埋めるように成膜される。ここで更にマスク（５枚目）を使用して透明電極膜をパターニングして画素電極を形成する。そして、コンタクトホールを覆った透明画素電極部分を残すことで、第２絶縁膜下の第１導電膜と第１絶縁膜下のゲート配線とを電気的に接続する連絡路を形成することができ、これにより図４と図５に示す構造の薄膜トランジスタアレイ基板８１を得ることができる。
【００３５】
以上の製造方法で薄膜トランジスタアレイ基板を製造すると使用するマスクの使用枚数を５枚とすることができ、必要マスク枚数をできるだけ少なくして製造工程を簡略化でき、歩留まり向上を図ることができる。特に、後述する方法では６枚のマスクを必要とするが、この例の製造方法であれば５枚のマスクうぃ使用することで製造することができるので歩留まり向上に寄与する。
【００３６】
図６と図７は、図４と図５に示す構造の液晶表示装置と基本的な構造を同一として、ゲート配線８６と画素電極１０８の端部１０８ａとの接続構造を別の構造とした場合の形態を示す。
この形態においては、第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）１２２と第２絶縁膜（パッシベーション膜）１２８を積膜しているが、画素電極１０８の端部１０８ａとともに蓄積容量を構成する第１電極膜１２３の構造と接続状態が先の形態と異なっているが、蓄積容量を生成できる点について同等の効果を奏する。
まず、第１絶縁膜１２２のみにゲート配線８６に通じるコンタクトホール１２４が形成され、このコンタクトホール１２４を利用して設けられた連絡路１２５により第１電極膜１０３とゲート配線８６とが接続されている。また、画素電極１０８の縁部に設けた延出部１０８Ａは１つの画素部１０８の幅に相当する幅とされ、１つの画素部８７に相当するゲート配線８６の大部分を覆うように延出形成され、第１電極膜１０３も１つの画素部８７に相当するゲート配線８６の大部分を覆うように延出形成されている。
【００３７】
図６と図７に示す薄膜トランジスタアレイ基板を製造するには、基板９０上に先の形態の場合と同様にマスク（１枚目）を用いるパターニングを行ってゲート電極とゲート配線を形成する。次に、これらの上に先の形態の場合と同様に第１絶縁膜を形成し、更にマスク（２枚目）を用いてアイランド状の半導体能動膜とオーミックコンタクト膜を形成する。
【００３８】
次いでゲート絶縁膜の上にマスク（３枚目）を使用してパターニングを行い、コンタクトホールを形成し、次いでそれらの上にソース電極とドレイン電極形成用の導電性金属膜を形成し、マスク（４枚目）を使用してパターニングを行い、ソース電極とソース配線とドレイン電極および蓄積容量用の電極を形成する。続いてここでパターニングした膜を利用して半導体能動膜のチャネル部分のエッチングを行い、チャネルを形成する。続いてこれらを覆うＳｉＮxのパッシベーション膜を積膜する。
【００３９】
次にマスク（５枚目）を用いてパッシベーション膜のエッチングを行い、ドレイン電極に達するコンタクトホールを形成する。
次にこれらの上にＩＴＯの透明画素電極形成用の成膜を行い、マスク（６枚目）を用いて透明画素電極を形成し、同時に蓄積容量形成用の電極も形成して図６に断面構造を示す構造を得ることができる。
以上のような製造方法を採用することにより、図６に示す構造を６枚のマスクを使用することで得ることができる。
【００４０】
図８と図９は、順スタガ型の液晶表示装置に本発明を適用した実施形態を示す断面図と平面図である。
この例の液晶表示装置１３０は、薄膜トランジスタアレイ基板１３１と、この薄膜トランジスタアレイ基板１３１に平行に離間して設けられた透明の対向基板１３２と、前記薄膜トランジスタアレイ基板１３１と対向基板１３２との間に封入された液晶１３３を具備して構成されている。
前記薄膜トランジスタアレイ基板１３１には、図１０、図１１に示した従来の構造と同様に多数のソース配線１３５と多数のゲート配線１３６が、平面視した場合にマトリクス状になるように配列形成され、ソース配線１３５とゲート配線１３６とで囲まれた多数の領域のそれぞれが画素部１３７とされ、各画素部に対応する領域にそれぞれＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電材料からなる画素電極１３８が形成されるとともに、各画素部１３７の隅部に、隣接する他の画素部１３７の一部に薄膜トランジスタＴ1が設けられている。
【００４１】
図９は、ソース配線１３５とゲート配線１３６とで囲まれた１つの画素部１３７に対応して設けられた薄膜トランジスタＴ1の部分とその周囲部分を拡大して示す平面図で、薄膜トランジスタアレイ基板１３１には画素部１３７が多数整列形成されて液晶表示装置１３０としての表示画面が構成されている。
本形態の薄膜トランジスタアレイ基板１３１の構造を更に詳細に説明すると、各画素部１３７において基板１４０上にソース配線１３５が多数相互に平行に形成され、各ソース配線１３５の一部分がソース電極１４９とされるとともに、このソース電極１４９に対向するように基板１４０上にドレイン電極１４８が形成され、基板１４０上にソース電極１４９とドレイン電極１４８とに接続するように半導体能動膜１４３が設けられ、これらを覆って第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）１４２が設けられ、半導体能動膜１４３上の第１絶縁膜１４２上にゲート電極１４１が半導体能動膜１４３と対向させて積膜されている。
【００４２】
次に、薄膜トランジスタＴ1と第１絶縁膜１４２とを覆って第２絶縁膜（パッシベーション膜）１５０が設けられ、この第２絶縁膜１５０上であって、画素部１３７に対応する領域を覆うように画素電極１３８が設けられ、この画素電極１３８は薄膜トランジスタＴ1のドレイン電極１４８の端部上の第１絶縁膜１４２および第２絶縁膜１５０に形成された導通孔１５１に形成された接続導通膜１５２によりドレイン電極１４８に接続されている。
【００４３】
次に、画素電極１３８の縁部に対応させて設けられる第１電極膜１７０は各画素部１３７において環状に形成され、第１電極膜１７０を画素電極１３８のほぼ全周に対応する形状されている。なお、各画素部１３７に設けられた第１電極膜１７０はゲート配線１３６に平行に配置された接続導体１７１によって相互に接続されて各接続導体１７１は基板のゲート配線の各端部側にまで延出されて基板の端部側において相互に接続されて接地され、各第１電極膜１７０・・・は接地電位とされるようになっている。また、画素電極１３８において第１電極膜１７０と対向する部分は第２電極膜１３８Ａとされている。
【００４４】
以上のような構造の順スタガ型の薄膜トランジスタを用いる液晶表示装置１３０にあっても、図３で示した実施形態の場合と同等の効果を得ることができる。即ち、蓄積容量を画素電極１３８の全周囲の第１電極膜１７０と、それに対峙する第２電極膜１３８Ａで構成することができるので、液晶表示装置に必然的に生じる寄生容量の一部を打ち消して薄膜トランジスタＴ1の安定動作を図ることができる。
即ちこの実施形態の構造にあっては、従来構造の如くゲート絶縁膜とパッシベーション膜との複数の絶縁膜ではなく、パッシベーション膜１５０だけの単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と同一の蓄積容量とすれば、蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極１３８の縁部と第１電極膜１７０の対向面積）を少なくすることができ、これにより液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、単一膜で蓄積容量を構成するので、複数の絶縁膜を用いていた従来構造と比較して蓄積容量を構成するための電極の対向面積（画素電極１３８の縁部と第１電極膜１７０の対向面積）を同一の対向面積とすれば、蓄積容量を増加させることができ、信号の安定化を図ることができる。
【００４５】
また、図８と図９に示す構造では画素電極１３８から発せられた電気力線は、画素電極１３８のほぼ全周に設けられた第１電極膜１７０側に引き寄せられるように放射状に歪んで生じるので、この放射状に歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部１３７毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、画素電極１３８のほぼ全周という、広い面積で電気力線の歪を生じさせることができ、マルチドメイン化を図ることができるので、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００４６】
【実施例】
図１と図２に示す本発明構造の薄膜トランジスタアレイ基板と、図１０と図１１に示す従来構造の薄膜トランジスタアレイ基板の蓄積容量を比較した。
図１と図２に示す構造において、１つの画素部において蓄積容量を構成する第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を６７５μｍ2に設定し、それらの間に厚さ０.４μｍの窒化ケイ素からなるパッシベーション膜を誘電体膜とすると、０.１ｐＦの容量を得ることができた。
これに対し、図１０と図１１に示す構造において、１つの画素部において蓄積容量を構成する第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を１０００μｍ2に設定し、それらの間に厚さ０.４μｍの窒化ケイ素からなるパッシベーション膜と厚さ０.３μｍの窒化ケイ素からなるゲート絶縁膜を誘電体膜とすると、０.０８５ｐＦの容量を得ることができた。
以上のことから、図１と図２に示す構造を採用することで、同一対向面積において７０％程度蓄積容量を増大させることができた。
なお、パッシベーション膜の比誘電率においては従来構造も本発明構造もほぼ等しく約６.７であった。
【００４７】
次に、図１０と図１１に示す先の例で得られた蓄積容量と同じ蓄積容量で図１と図２に示す構造を採用すると、０.０８５ｐＦの容量を得るために、第１電極膜と第２電極膜との間の対向面積を１.５％減少させることができたので、同一蓄積容量とした場合に液晶表示装置の開口率を約１％向上させることができた。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による薄膜トランジスタによれば、逆スタガ構造の薄膜トランジスタを備える液晶表示装置において、ゲート絶縁膜と半導体能動膜を区分する第１絶縁膜とは別個に設けられる第２絶縁膜を介して第１電極膜と画素電極とを対峙させて設け、第２絶縁膜のみを誘電体膜として蓄積容量を構成したので、従来構造の如く２種類の絶縁膜を電極膜で挟んで蓄積容量を構成していた構造に比べて同一対向電極面積ならば蓄積容量を向上させることができ、薄膜トランジスタの安定動作を図ることができる。また、蓄積容量を従来構造と同一容量にするならば、対向電極面積を少なくできて液晶表示装置としての開口率を向上させることができる。
また、ソース電極およびドレイン電極を形成する膜と第１電極膜を形成する膜を兼用することができるので、ソース電極およびドレイン電極を形成する際の成膜処理とパターニング処理で同時に第１電極膜も形成でき、画素電極を形成する際の成膜処理とパターニング処理で同時に対向電極も形成できるので、製造工程を複雑にすることもなく、歩留まりを低下させることなく蓄積容量生成用の電極膜を得ることができる。
前記の構造において、第１絶縁膜と第２絶縁膜を貫通する連絡路で画素電極をゲート配線に接続するならば、画素電極を形成する際のパターニングで同時に連絡路も形成できるので、使用するマスク枚数を少なくすることで製造工程を簡略化することができる。
【００４９】
次に、第１電極膜が接地電位とされた場合、画素電極が発生させる電界において、接地された第１電極膜と対向する縁部の領域における電界は画素電極の中央部側の領域が発生させる電界と異なることになる。このことから、液晶の配向性が画素電極の中央部側に対応する領域と画素電極の第２電極膜側の領域とで異なることになり、マルチドメイン化できるので、これにより液晶表示装置が従来から問題としている視野角依存性を緩和することができるようになる。
即ち、画素電極から発せられた電気力線は、画素電極の中央部側領域では対向基板のコモン電極膜に向かうが、画素電極の縁部側において電気力線は第１電極膜側に引き寄せられるように歪んで発生するので、この歪んでいる電気力線に対して直角方向に液晶分子にトルクが作用する結果、液晶分子は、画素電極の中央部側領域に対応するものと、第１電極膜に対峙する画素電極の縁部側に対応するもので複数のドメインを構成しながらホモジニアス配向状態をとる。この結果、電界を印加することで自動的に複数のドメインを生じさせることができ、これにより同じチルト角のホモジニアス配向状態の液晶分子からなるドメインを画素部毎に複数有する状態に自動的に変えることができる。
よって、液晶表示装置における上下方向での急激でかつ非対称なコントラストの変化が確実に緩和されて対称化し、中間調における階調の反転が生じない領域が拡大する効果を確実に得ることができ、これにより、視野角依存性の少ない、広視野角特性の液晶表示装置を得ることができる。
【００５０】
次に、前記の構造を逆スタガ型の薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置ではなく、請求項４に記載の如く順スタガ型の薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置に適用することもでき、その場合も同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る逆スタガ型の第１の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図２】 同第１の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図３】 本発明に係る第２の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図４】 本発明に係る第３の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図５】 同第３の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図６】 本発明に係る第４の実施形態の液晶表示装置の断面図。
【図７】 同第４の実施形態の液晶表示装置の平面図。
【図８】 本発明に係る順スタガ型の液晶表示装置の実施形態を示す断面図。
【図９】 同液晶表示装置の一実施形態を示す平面図。
【図１０】 従来の液晶表示装置の一例に備えられている薄膜トランジスタアレイ基板の断面図。
【図１１】 従来の液晶表示装置の一例に備えられている薄膜トランジスタアレイ基板の平面図。
【符号の説明】
Ｔ、Ｔ'、Ｔ1・・・薄膜トランジスタ、３０、８０、１１０、１３０・・・液晶表示装置、３１、８１、１１１、１３１・・・薄膜トランジスタアレイ基板、
３２、８２、１１２、１３２・・・対向基板、３３、８３、１１３、１３３・・・液晶、３８、８８、１０８、１３８・・・画素電極、４０、９０、１４０・・・基板、
４１、９１、１４１・・・ゲート電極、４２、９２、１２２、１４２・・・第１絶縁膜（ゲート絶縁膜）、４３、９３・・・半導体能動膜、４９、９９・・・ソース電極、４８、９８・・・ドレイン電極、５０、１００、１２８、１５０・・・第２絶縁膜（パッシベーション膜）、１７０・・・第１電極膜。
Claims (1)
- 基板上にゲート配線とソース配線とがマトリクス状に設けられ、前記ゲート配線と前記ソース配線の各交差点近傍に前記ゲート配線と電気的に接続するゲート電極が形成され、前記ソース配線が前記ゲート配線及びゲート電極上に形成した第１絶縁膜上に形成されるとともに、半導体能動膜が前記第１絶縁膜を介して前記ゲート電極上方に形成され、前記半導体能動膜上に前記ソース配線と接続するソース電極及び該ソース電極と離隔してドレイン電極がそれぞれ形成され、前記第１絶縁膜上に容量生成用の電極膜が少なくとも前記ソース配線に近接させて並設され、前記電極膜、ソース配線、ソース電極、ドレイン電極及び半導体能動膜を設けた第１絶縁膜上に第２絶縁膜が形成され、さらに画素電極が前記電極膜と協働して容量を形成するよう前記ドレイン電極に接続させて前記第２絶縁膜上に形成され、
前記ゲート配線に到達するように前記第１絶縁膜および前記第２絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールの内部と、前記第２絶縁膜上と、前記電極膜に到達するように前記第２絶縁膜を貫通して形成されたコンタクトホールの内部とにわたって延び、前記ゲート配線と前記電極膜とを接続する連絡路が形成されることを特徴とする液晶表示装置。
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