JPH1010579A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPH1010579A JP18563896A JP18563896A JPH1010579A JP H1010579 A JPH1010579 A JP H1010579A JP 18563896 A JP18563896 A JP 18563896A JP 18563896 A JP18563896 A JP 18563896A JP H1010579 A JPH1010579 A JP H1010579A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アクティブマトリクス型の液晶表示装置の画
素における補助容量を開口率の低下なしに実現する。 【構成】 透明導電性被膜により構成された画素電極２
４ｂの下の層に、絶縁膜２３を介して、透明導電性被膜
２２を構成する。さらに、該透明導電性被膜２２は固定
された電位に保持され、かつ、ゲイトバスライン１４お
よびソースバスライン１８を覆うように形成し、各バス
ラインの信号が画素電極２４ｂに及ばない構成とする。
また、画素電極はその端の全てがゲイトバスラインおよ
びソースバスラインと重なるように配置する。この結
果、各バスラインがブラックマトリクスとして機能す
る。また、画素電極２４ｂは透明導電性被膜２２と重な
り、保持容量が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本明細書で開示する発明は、アク
ティブマトリクス型の液晶表示装置の画素領域の構成に
関シ、特に、画素電極と並列に接続される補助容量の構
成、および、隣接する画素との境界部における光の漏れ
を防止するためのブラックマトリクスの構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリクス回路を有する液晶
表示装置が知られている。これは、画像データを伝達す
るための複数のソースバスラインと、それに交差するよ
うに配置され、スイッチング信号を伝達するための複数
のゲイトバスラインと、それらの交差部に設けられた複
数の画素を有する構造のもので、スイッチング素子とし
ては通常、トランジスタ（特に薄膜トランジスタ）が用
いられる。
【０００３】画素は、スイッチングのためのトランジス
タのみならず、画素電極をも有し、トランジスタのゲイ
ト電極をゲイトバスラインに、ソースをソースバスライ
ンにドレインを画素電極に接続した構造となる。なお、
トランジスタの動作上はソース、ドレインの区別は定常
のものではなく、通常の電気回路的な定義からすると信
号によって変動するものであるが、以下の記述では、ト
ランジスタに設けられた不純物領域のうち、単にソース
バスラインに接続する方をソース、画素電極に接続する
方をドレインと称する。
【０００４】各画素にはトランジスタを一つ以上有す
る。特に２つ以上のトランジスタを直列に接続したもの
ではトランジスタが非選択状態でもリーク電流が低減で
きるので有効である。このような場合でも上記の定義を
適用し、ソースバスライン、画素電極のいずれにも接続
しない不純物領域は特に定義しないものとする。
【０００５】画素電極は液晶を挟んで対向する電極との
間で容量（キャパシタ）を形成している。上記のトラン
ジスタは、この容量に電荷を出し入れするスイッチング
素子として機能する。しかし、実際の動作においては、
この画素電極部分のみでは、容量が値が小さすぎ、十分
な時間、必要な電荷を保持できない。そのため、別に補
助の容量を設ける必要がある。
【０００６】従来は、この補助容量（保持容量ともい
う）を金属等の不透明な導電材料を別に設け、これと、
画素電極もしくは半導体層との間とで容量を形成してい
た。通常は、次行のゲイトバスラインが対向電極として
用いられた。しかし、画素面積が大きい場合にはゲイト
バスラインを用いて形成された容量でも十分であった
が、画素面積が小さくなると、本来のゲイトバスライン
のみでは容量が不十分となり、補助容量の電極の面積を
確保するためにゲイトバスラインを必要以上に拡げるこ
とが要求された。このような構造では、画素内に光を遮
蔽する部分が存在することとなるので、開口率が低下し
てしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本明細書で開示する発
明は、画素の開口率を下げずに、補助容量を大きくする
構成を提供することを課題とする。加えて、隣接する画
素との境界部で発生する光の漏れを解決するためのブラ
ックマトリクスの構成をも提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
は、画素は、第１の透明導電性被膜よりなる画素電極を
有し、前記画素電極は前記ゲイトバスラインおよびソー
スバスラインと重なり、前記ゲイトバスラインおよびソ
ースバスラインと、前記画素電極の間には、前記ゲイト
バスラインおよびソースバスラインを覆って、第２の透
明導電性被膜によりなるコモン電極の層が設けられ、該
コモン電極は一定の電位に保持されることを特徴とす
る。
【０００９】すなわち、コモン電極はバスラインを覆う
ように配置し、かつ、画素電極はバスラインと重なるよ
うに配置される。したがって、コモン電極と画素電極は
重なることとなり、この重なりによって補助容量が得ら
れる。しかも、従来の補助容量では、少なくともその一
方の電極を不透明な材料で構成していたのに対し、本発
明ではいずれの電極も透明な材料で構成されるので、表
示を妨げる要因とならず、開口率は維持される。
【００１０】上記の構成においては、画素電極をソース
バスラインおよびゲイトバスラインと重ね、かつ、画素
電極の境界をソースバスラインおよびゲイトバスライン
上に設けることにより、ソースバスラインおよびゲイト
バスラインをブラックマトリクスとすることができる。
一般に液晶表示装置においては画素電極の境界部では隣
接する電極の電界の影響を受けるため、当該画素の表示
せんとする映像とは異なる映像が生じたり、あるいは電
界の空白のため光の漏れが生じたりする。
【００１１】したがって、このような画素電極の境界部
は表示に用いることは適当でなく、通常はこの部分をブ
ラックマトリクスによって遮光する構造とする。従来は
ブラックマトリクスを別の層によって構成することが要
求された。例えば、特開平６−２１６４２１等でもバス
ラインをブラックマトリクスとして使用することが提唱
されている。しかし、実際にはバスラインの信号が画素
電極に影響することにより表示が不安定となる。
【００１２】本発明においてはこの問題は解決される。
すなわち、バスラインと画素電極の間には、コモン電極
が存在するため、バスラインの信号はコモン電極によっ
て遮蔽され、画素電極に影響しないからである。なお、
スイッチングトランジスタとして、トップゲイト型（ゲ
イト電極が半導体層の上にある構造のトランジスタ）を
用いる場合には、主たる光の入射を基板上方、すなわ
ち、画素電極側からおこなうと、ゲイト電極下の半導体
層に光が入射することを防止でき、トランジスタの動作
を安定にする上で有効である。半導体層とゲイトバスラ
インの交差する部分において、ゲイトバスラインの上層
に、ソースバスラインと同一の層の材料よりなる被膜を
設けると、より遮光の効果が高まり、さらに動作を安定
にすることができる。
【００１３】コモン電極と画素電極の間の絶縁材料とし
ては、無機材料（たとえば、酸化珪素、窒化珪素）以外
に、有機樹脂を用いてもよい。特に、スピンコーティン
グ法等によって平坦な絶縁層を形成すると、表面の凹凸
を低減し、液晶分子に印加される電界を均一にする上で
効果的である。本明細書に開示する発明における透明導
電性被膜としては、ＩＴＯ（インディウム錫酸化物）の
他にＳｎＯ2 、さらにはそれらの材料を主成分とする材
料を用いることができる。
【００１４】
【実施例】
〔実施例１〕 図１及び図２に本明細書で開示する発明
を利用したアクティブマトリクス型の液晶表示装置の画
素の構成を示す。図１に本実施例の作製工程断面図の概
略を、また、図２に本実施例の各バスライン、コモン電
極、画素電極、半導体層等の配置を示す。図２の番号は
図１のものと対応する。なお、図１は概念的なものであ
り、図２の配置とは厳密には同一ではない。
【００１５】また、図１及び図２に示されているのは、
薄膜トランジスタが配置された基板側の構成のみであ
り、実際には、対向する基板（対向基板）も存在し、対
向基板と図１に示す基板との間に液晶が数μｍの間隔を
有して保持される。以下、図１にしたがって、作製工程
を説明する。図１（Ａ）に示すように、下地の酸化珪素
膜（図示せず）の設けられたガラス基板１１上にはトラ
ンジスタの半導体層（活性層）１２が設けられる。
【００１６】活性層１２は、非晶質珪素膜を加熱または
レーザー光の照射によって、結晶化させた結晶性珪素膜
で構成される。活性層１２を覆って、ゲイト絶縁膜１３
が形成される。ゲイト絶縁膜１３の材料としては、酸化
珪素もしくは窒化珪素が好ましく、例えば、プラズマＣ
ＶＤ法によって形成された酸化珪素膜を用いればよい。
ゲイト絶縁膜上には、公知のスパッタ法によりアルミニ
ウム−チタン合金によってゲイトバスライン（ゲイト電
極）１４が形成される。（図１（Ａ）） この状態での回路の配置を図２（Ａ）に示す。（図２
（Ａ））
【００１７】次にゲイトバスラインをマスクとして公知
のイオンドーピング法によって活性層にＮ型もしくはＰ
型の不純物を導入し、ソース１５、ドレイン１６を形成
する。不純物導入後、必要によっては、熱アニールもし
くはレーザーアニール等によって不純物の活性化（半導
体膜の再結晶化）をおこなってもよい。以上の工程の
後，窒化珪素膜（もしくは酸化珪素膜）１７をプラズマ
ＣＶＤ法で堆積する。これは第１の層間絶縁物として機
能する。（図１（Ｂ））
【００１８】次に、第１の層間絶縁物１７にソース１５
およびドレイン１６に達するコンタクトホールを形成す
る。そして、公知のスパッタ法によりチタンとアルミニ
ウムの多層膜を形成し、これをエッチングして、ソース
バスライン１８およびドレイン電極１９を形成する。以
上の工程の後，窒化珪素膜（もしくは酸化珪素膜）２０
をプラズマＣＶＤ法で堆積する。これは第２の層間絶縁
物として機能する。（図１（Ｃ）） この状態での回路の配置を図２（Ｂ）に示す。（図２
（Ｂ））
【００１９】次にスピンコーティング法により第１の有
機樹脂層２１を形成する。有機樹脂層の上面は平坦に形
成される。そして、公知のスパッタ法により、ＩＴＯ膜
を形成し、これをエッチングして、コモン電極２２を形
成する。（図１（Ｄ）） この状態での回路の配置を図２（Ｃ）に示す。なお、図
においてはコモン電極の位置を分かりやすくするため、
網掛けで示す。図からわかるように、コモン電極はソー
スバスラインとゲイトバスラインを覆うように形成され
る。（図２（Ｃ））
【００２０】さらに、スピンコーティング法により第２
の有機樹脂層２３を形成する。そして、公知のスパッタ
法により、ＩＴＯ膜を形成し、これをエッチングして、
画素電極２４ａおよび２４ｂを形成する。画素電極２４
ｂは当該トランジスタの画素電極であり、画素電極２４
ａは隣接する画素電極である。画素電極２４ａおよび２
４ｂがコモン電極２２と重なる部分には、容量２５ａお
よび２５ｂが、それぞれ形成される。（図１（Ｅ））
【００２１】この状態での回路の配置を図２（Ｄ）に示
す。なお、図においては画素電極および画素電極とコモ
ン電極の重なりの部分（すなわち、容量の存在する部
分）の位置を分かりやすくするため、網掛けで示す。図
からわかるように、画素電極はソースバスラインとゲイ
トバスラインに重なるように形成される。この結果、画
素電極の境界部は全てバスライン上に存在し、バスライ
ンがブラックマトリクスとして機能する。（図２
（Ｄ））
【００２２】〔実施例２〕 図３及び図４に本明細書で
開示する発明を利用したアクティブマトリクス型の液晶
表示装置の画素の構成を示す。図３に本実施例の作製工
程断面図の概略を、また、図４に本実施例の各バスライ
ン、コモン電極、画素電極、半導体層等の配置を示す。
図４の番号は図３のものと対応する。なお、図３は概念
的なものであり、図４の配置とは厳密には同一ではな
い。
【００２３】図１（Ａ）に示すように、下地の酸化珪素
膜（図示せず）の設けられたガラス基板３１上にトラン
ジスタの半導体層（活性層）３２が設けられる。活性層
３２を覆って、ゲイト絶縁膜３３が形成される。ゲイト
絶縁膜上には、アルミニウム−チタン合金によってゲイ
トバスライン（ゲイト電極）３４が形成される。（図３
（Ａ））
【００２４】この状態での回路の配置を図４（Ａ）に示
す。実施例１の場合とは異なって、本実施例ではトラン
ジスタのゲイト電極部分のゲイトバスラインの幅の狭い
形状とする。（図４（Ａ）） 次にＮ型もしくはＰ型の不純物を導入し、ソース３５、
ドレイン３６を形成する。以上の工程の後，窒化珪素膜
（もしくは酸化珪素膜）の第１の層間絶縁物３７を堆積
する。（図３（Ｂ））
【００２５】次に、第１の層間絶縁物３７にソース３５
およびドレイン３６に達するコンタクトホールを形成す
る。そして、ソースバスライン３８およびドレイン電極
３９、さらに、保護膜４０を形成する。以上の工程の
後，窒化珪素膜（もしくは酸化珪素膜）の第２の層間絶
縁物４１を堆積する。（図３（Ｃ）） この状態での回路の配置を図４（Ｂ）に示す。保護膜４
０はソースバスライン３８およびドレイン電極３９、そ
の他の配線・電極と絶縁された浮遊電位とする。このよ
うな保護膜４０は上方よりトランジスタに入射する光を
遮る上で効果がある。（図４（Ｂ））
【００２６】次にＩＴＯ膜によりコモン電極４２を形成
する。さらに、有機樹脂層４３を形成する。（図３
（Ｄ）） この状態での回路の配置を図４（Ｃ）に示す。なお、図
においてはコモン電極の位置を分かりやすくするため、
網掛けで示す。図からわかるように、コモン電極はソー
スバスラインとゲイトバスラインを覆うように形成され
る。なお、厳密には保護膜４０はコモン電極により覆わ
れる必要はない。なぜならば、保護膜は浮遊電位である
ので、保護膜が画素電極に何らかの影響を及ぼす可能性
は小さいからである。しかしながら、本実施例では図に
示すように、保護膜４０もコモン電極４２で覆う。（図
４（Ｃ））
【００２７】そして、ＩＴＯ膜により画素電極４４ａお
よび４４ｂを形成する。画素電極４４ｂは当該トランジ
スタの画素電極であり、画素電極４４ａは隣接する画素
電極である。画素電極４４ａおよび４４ｂがコモン電極
４２と重なる部分には、容量４５ａおよび４５ｂが、そ
れぞれ形成される。（図３（Ｅ）） この状態での回路の配置を図４（Ｄ）に示す。なお、図
においては画素電極および画素電極とコモン電極の重な
りの部分（すなわち、容量の存在する部分）の位置を分
かりやすくするため、網掛けで示す。図からわかるよう
に、画素電極はソースバスラインとゲイトバスラインに
重なるように形成される。この結果、画素電極の境界部
は全てバスライン上に存在し、バスラインがブラックマ
トリクスとして機能する。（図４（Ｄ））
【００２８】
【発明の効果】補助容量を構成する画素電極に対向する
電極を透明導電膜で構成することにより、開溝率の低下
を招かずに補助容量を大きなものとすることができる。
加えて、ソースバスラインおよびゲイトバスラインをブ
ラックマトリクスとしても機能させることができる。特
に本発明は、画素が小さい場合で、なかでも、デザイン
ルールを維持した状態で開口率を向上させる上で効果的
である。このように本発明は工業上、有益である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の１実施例の作製工程断面図を示す。
（実施例１）
【図２】 実施例１の配線等の配置を示す。
【図３】 本発明の１実施例の作製工程断面図を示す。
（実施例２）
【図４】 実施例２の配線等の配置を示す。
【符号の説明】
１１、３１ ガラス基板 １２、３２ 活性層 １３、３３ ゲイト絶縁膜 １４、３４ ゲイトバスライン（ゲイト電極） １５、３５ ソース １６、３６ ドレイン １７、３７ 第１の層間絶縁物 １８、３８ ソースバスライン １９、３９ ドレイン電極 ２０、４１ 第２の層間絶縁物 ２１、４３ （第１の）有機樹脂層 ２２、４２ コモン電極 ２３ 第２の有機樹脂層 ２４、４４ 画素電極 ２５、４５ 補助容量 ４０ 保護膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アクティブマトリクス回路を有する液晶
    表示装置において、 前記アクティブマトリクス回路は、複数のゲイトバスラ
    インと複数のソースバスラインと複数の画素とを有し、 前記画素は、第１の透明導電性被膜よりなる画素電極を
    有し、 前記画素電極は前記ゲイトバスラインおよびソースバス
    ラインと重なり、 前記ゲイトバスラインおよびソースバスラインと、前記
    画素電極の間には、前記ゲイトバスラインおよびソース
    バスラインを覆って、第２の透明導電性被膜によりなる
    コモン電極の層が設けられ、該コモン電極は一定の電位
    に保持されることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項２】 請求項１の液晶表示装置において、主た
    る光は画素電極側より入射することを特徴とする液晶表
    示装置。
  3. 【請求項３】 請求項１の液晶表示装置において、画素
    に設けられたスイッチングトランジスタにおいて、半導
    体層とゲイトバスラインの交差する部分には、ソースバ
    スラインと同一の層の材料よりなる被膜が設けられたこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項４】 請求項１の液晶表示装置において、前記
    コモン電極と画素電極の間には有機樹脂よりなる層が設
    けられたことを特徴とする液晶表示装置。
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