JPH10133234A

JPH10133234A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10133234A
Application number: JP9216389A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Morita; 哲生森田; Yasunori Miura; 靖憲三浦; Hideo Kawano; 英郎川野; Katsuhiko Inada; 克彦稲田; Makoto Shibusawa; 誠渋沢
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】段切れに起因する横クロストーク不良のな
い、良好な表示を可能としたアクティブマトリクス型の
液晶表示装置を提供する。【解決手段】ガラス基板１１上にゲート線１２および
補助容量配線１３を形成する。ゲート絶縁膜１４および
画素電極１６を成膜する。ゲート絶縁膜１４に束ね配線
１９が形成される面に向って大径となるテーパ状に貫通
孔を開けてコンタクトホール２１を形成する。このコン
タクトホール２１は、各補助容量配線１３の一端側と対
応する部分にそれぞれ３個ずつ開ける。コンタクトホー
ル２１の上部を通り、補助容量配線１３と直交する方向
で信号線１５および束ね配線１９を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マトリクス型の液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、薄型で軽量、低消費電
力であるため、各種の表示装置に広く利用されている。
特に、近年は大画面で高精細なものが要求され、技術開
発も盛んである。

【０００３】アクティブマトリクス型液晶表示装置は、
表示スクリーン上にマトリクス状に配列された画素を有
している。各画素の等価回路は、第５図に示されてい
る。信号線１５とゲ−ト線１２は直交方向に配置され、
それぞれ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１８のドレイン電
極とゲート電極に接続されている。各ＴＦＴは、信号線
１５とゲート線１２の交叉点近傍に形成されている。Ｔ
ＦＴ１８のソース電極と基準電源Ｖcom は、それぞれ液
晶層の画素電極１６と対向電極３４に接続されている。
液晶層は、光変調器および電気容量ＣLCとして作用す
る。

【０００４】ＴＦＴ１８は、そのゲート電極とソース電
極との間で避けることのできない寄生容量を有している
から、画素電極１６に供給される電位は、ゲート電極に
供給されるパルスの立ち上がりに応じて変動する。更
に、ＴＦＴ１８のオフ期間の光漏れによる画素電位の保
持期間に電位変動を起こすことが知られている。

【０００５】これらの電位変動を制御して良好な画質を
得るために、各画素に補助容量Ｃｓを設けている。

【０００６】第６図および第７図に示すように、液晶パ
ネル１００は、アレイ基板１０と対向電極３０を有し、
それらの間にそれぞれ配向フィルム２３、２４を介して
ツイステッド・ネマチック型液晶層４０が保持されてい
る。パネル１００は、その端部においてシール剤（図示
せず）で密閉されている。

【０００７】偏光部３７が、それぞれ基板１０、３０の
外側に配置されている。アレイ基板１０には、例えば、
３２０×３本の信号線１５と、２４０本のゲート走査線
１２が互いに直交するように設けられている。各画素電
極１６は、透明導電性フィルムとしてＩＴＯ（インジュ
ウム・酸化錫）から構成されている。各信号線１５とゲ
ート線１２の交叉点近傍に逆スタガ型ＴＦＴ１８が設け
られている。

【０００８】ゲート線１２の一部がＴＦＴ１８のゲート
電極１２ａになっている。逆スタガ型ＴＦＴ１８は、ゲ
ート電極上に窒化珪素（ＳｉＮｘ）からなるゲート絶縁
層１４と、ゲート絶縁層１４上にアモルファスシリコン
（ａ−Ｓｉ：Ｈ）活性層３３と、活性層３３上にチャン
ネル保護（パッシベーション）層２２を含んでいる。信
号線１５から延びているドレイン電極１５ａは、ｎ＋型
ａ−Ｓｉ：Ｈオーミックコンタクト層２７を通してａ−
Ｓｉ：Ｈの活性層３３に接続されている。ソース電極１
７もｎ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈオーミックコンタクト層２７を
通してａ−Ｓｉ：Ｈの活性層３３に接続されている。Ｔ
ＦＴ１８は、スイッチング素子として機能する。

【０００９】ＴＦＴ１８として逆スタガ型を用いたが、
スタガ型ＴＦＴを使用することもできる。またａ−Ｓ
ｉ：Ｈ活性層３３の代わりにポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）
活性層あるいはマイクロクリスタルフィルムを使用する
こともできる。

【００１０】補助容量配線１３は、ゲート線１２と並列
に設け、かつ、画素電極１６と重なっている。補助容量
Ｃｓは、画素電極１６と補助容量配線１３によって形成
される。

【００１１】対向電極３０は、ガラス基板３８、ＲＧＢ
のカラーフィルタ層３６およびカラーフィルタ層の間に
配設された遮光層３５を有している。遮光層３５は、入
射光がＴＦＴ１８、アレイ基板１１上における、信号線
１５と画素電極１６との間のギャップおよびゲート線１
２と画素電極１６と間のギャップに到達しないようにす
るために設けられている。ＩＴＯの対向電極３４もまた
カラーフィルタ層３６上に配置されている。

【００１２】そして、この液晶表示装置を駆動するに際
しては、図８に示すように、たとえばＨコモン反転駆動
方法を用いており、ａは画素電位、ｂは信号線１５のコ
モン電位（Ｖcom ）、ｃは信号電位（Ｖsig ）、ｄはゲ
ート電位の各波形をそれぞれ示している。

【００１３】ここで、補助容量配線１３に供給される駆
動波形はコモン電位ｂの波形と同じであり、１書き込み
時間毎に反転を繰り返すパルス波形である。また、画素
電極１６は信号線１５と補助容量配線１３とで容量を形
成しているため、画素電位ａも保持期間にはこれら信号
線１５と補助容量配線１３との電位につられ、信号線１
５のコモン電位ｂとある電位差を保ちながら、同じく電
位を反転させている。ところで、このような機能を果た
す補助容量配線１３は、通常はゲート線１２の材料と同
じ材料で形成される。図６で示したように、補助容量配
線１３はゲート線１２と平行な方向に配置され、画素電
極１６の中央部を横断する状態で形成されている。この
ような構成において、補助容量配線１３はゲート線１２
と同数設けられるが、通常は複数本の補助容量配線１３
に対して１本毎には電位を供給せず、複数本一括して同
一の電位を与えている。このため、複数の補助容量配線
１３を、表示領域外において一括して束ね配線する必要
がある。

【００１４】しかし、これら各補助容量配線１３に対し
ては、同じ方向にゲート線１２が配置され、しかも各補
助容量配線１３に対して１本おきに通っているため、こ
れら各ゲー卜線１２と絶縁した状態で束ね配線する必要
がある。

【００１５】そこで、図５、図９で示すように、液晶表
示装置としての表示領域から外れた部分で、各ゲート線
１２や補助容量配線１３と絶縁されたゲート絶縁膜１４
の表面側に信号線１５と同じ方向に同じ材料で束ね配線
１９を形成している。そして、各補助容量配線１３との
間はゲート絶縁膜１４の各補助容量配線１３の一端側に
対応する位置にそれぞれ設けられた表裏を貫通するコン
タクトホール２０を介してそれぞれ接続している。この
結果、各補助容量配線１３の一端側は、束ね配線１９に
より一括して束ね接続される。

【００１６】このように、補助容量配線１３と束ね配線
１９とをコンタクトホール２０を介して電気的に接続す
る場合、図９のＸ−Ｘ断面図である図１０で示すよう
に、束ね配線１９を形成し信号線１５と同じ材料の導電
膜が、コンタクトホール２０の上部角部との間で、図示
のようにこの間の厚さが極めて薄くなる、いわゆる段切
れが起き易くなる。

【００１７】段切れが生じると、その地点の抵抗が高く
なり、束ね配線１９から供給される補助容量配線１３の
電極電位パルスが鈍ってしまう。このようにパルスが鈍
ると画素電位がその影響を受け、横クロストーク不良が
発生する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】このように、補助容量
配線１３と束ね配線１９とをコンタクトホール２０を通
して接続すると、コンタクトホール２０の上部角部によ
り束ね配線１９に段切れが生じ、束ね配線１９から供給
される補助容量配線１３の電極電位パルスが鈍り、画素
電位がその影響を受け、横クロストーク不良が発生する
という問題を有している。

【００１９】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、段切れに起因する横クロストーク不良のない、良好
な表示を可能としたアクティブマトリクス型の液晶表示
装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本のゲー
ト線と、これらゲート線に対して交差する複数本の信号
線と、前記ゲート線および信号線間に介在されるゲート
絶縁膜と、これらゲート線および信号線の交点に形成さ
れる薄膜トランジスタ、この薄膜トランジスタにより制
御され前記ゲート絶縁膜の一面側にマトリクス状に配設
された画素電極と、前記ゲート絶縁膜の他面側に形成さ
れ前記各画素電極のほぼ中央部を横断する位置関係でそ
れぞれ設けられた複数の補助容量配線、前記補助容量配
線の各一端側と対向する部分にそれぞれ設けられた複数
個のコンタクトホール、および、前記ゲート絶縁膜のコ
ンタクトホールを設けた部分に前記各補助容量配線と交
差する方向に形成されそれぞれ複数個のコンタクトホー
ルを通して前記各補助容量配線の一端側と接続する束ね
配線を備えたアレイ基板と、対向電極を有しこのアレイ
基板に対向した対向基板と、前記アレイ基板および対向
基板間に挟持された液晶とを具備したもので、コンタク
トホールを複数にしたことにより、段差を乗り越える領
域が増え、段切れせずに接触している段差部の箇所が増
えることから、補助容量配線の抵抗の上昇を抑えること
ができる。この結果、補助容量電極に供給される電位パ
ルスの鈍りを抑えられるので、横クロストーク不良のな
い良好な画質を得ることができる。

【００２１】また、コンタクトホールは、補助容量配線
の長さ方向に沿って配置されているもので、束ね配線の
コンタクトホールにおける段差部位外の領域が増え、束
ね配線自体の抵抗の上昇を抑え、補助容量電極に供給さ
れる電位パルスの鈍りを抑えることができ、良好な画質
になる。

【００２２】さらに、コンタクトホールは、束ね配線が
形成される面に向って大径となるテーパ状に形成されて
いるもので、コンタクトホールによる束ね配線の段切れ
を確実に防止し、段切れに起因する横クロストーク不良
がなく良好な表示になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液晶表示装置の一
実施の形態を図１および図２を参照して説明する。

【００２４】この実施の形態における液晶表示装置の画
素部の構成は、図５ないし図７で示したものと同じであ
り、液晶表示装置全体としては、ガラス基板１１上にゲ
ート電極１２ａを有するたとえばモリブデン（Ｍｏ）の
ゲート線１２が形成されるともに、このゲート線１２と
ほぼ平行に同様にたとえばモリブデン（Ｍｏ）の補助容
量配線１３が形成され、これらゲート線１２および補助
容量配線１３を覆うようにガラス基板１１上には窒化珪
素のゲート絶縁膜１４が形成されている。また、このゲ
ート絶縁膜１４の表面には、ゲート線１２と直交する方
向にアルミニウム（Ａ１）の信号線１５が形成され、こ
の信号線１５にはドレイン電極１５ａが突出形成されて
いる。

【００２５】また、ゲート絶縁膜１４上にはＩＴＯ（In
dium Tin Oxide）画素電極１６が形成され、この画素電
極１６およびゲート電極１２ａ上にはソース電極１７が
形成され、ゲート電極１２ａ上にゲート絶縁膜１４を介
して形成された半導体層であるａ−Ｓｉ：Ｈ活性層３３
がソース電極１７及びドレイン電極１５ａの各々とオー
ミックコンタクト層２７を介して接続されこれらにて逆
スタガ型の薄膜トランジスタ１８が形成され、この薄膜
トランジスタ１８はゲート線１２および信号線１５の交
点に位置している。なお、補助容量配線１３は、画素電
極１６のほぼ中央部を横断する位置に位置している。そ
して、これらにてアレイ基板を形成している。

【００２６】また、図１はこれら各補助容量配線１３の
液晶表示装置としての表示領域外におけるアルミニウム
の束ね配線１９の部分を示し、この束ね配線は複数個毎
の補助容量配線を一括して接続して引出す。これら束ね
配線１９は各補助容量配線１３の一端側とゲート絶縁膜
１４を介して対向する部分にこれら各補助容量配線１３
と直交する方向で形成されている。また、ゲート絶縁膜
１４の各補助容量配線１３の一端側と束ね配線１９との
交差部に対応する部分にはこのゲート絶縁膜１４の表裏
を貫通するコンタクトホール２１を複数個設けている。
このため、束ね配線１９は各補助容量配線１３の一端側
と束ね配線１９が形成される面に向って大径となるテー
パ状の複数個のコンタクトホール２１を通して電気的に
接続している。また、これらの表面に窒化珪素のパッシ
ベーシヨン膜２２およびポリイミドの配向膜２３が順次
積層形成されている。

【００２７】さらに、このアレイ基板に対向電極を有す
る対向基板を対向させ、アレイ基板および対向基板間に
液晶を挟持して液晶表示装置を構成している。

【００２８】次に、図２、図６および図７を参照して、
本発明の一実施例である液晶表示装置の製造方法を説明
する。

【００２９】まず、ガラス基板１１上にスパッタ法によ
り３，０００Ａ（オングストローム）の厚さのモリブデ
ン（Ｍｏ）膜を成膜し、フォトエッチング法によって所
定形状のゲート電極１２ａ、ゲート線１２および補助容
量配線１３を形成する。次いで、ＣＶＤ（Chemical Vap
or Deposition ）法により、ガラス基板１１全面に４，
０００Ａの厚さの窒化珪素（ＳｉＮｘ）のゲート絶縁膜
１４と、薄膜トランジスタ１８のチャンネル領域３３と
なる１，０００Ａの厚さのｉ型ａ−Ｓｉ膜の半導体層
と、チャンネル保護膜２２となる２，０００Ａの厚さの
窒化珪素を順次積層成膜する。ＳｉＮｘ保護膜は、フォ
トエッチング法によりチャンネルのエッチング保護膜２
２となるようにパターニングする。更に、ＣＶＤ法によ
り、オーミックコンタクト層２７となる１，０００Ａの
厚さのｎ＋型ａ−Ｓｉ：Ｈ膜を成膜し、ｎ＋型ａ−Ｓ
ｉ、ｉ型ａ−Ｓｉ膜とを所定形状にパターニングする。
次に、スパッタ法により、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）
からなる透明導電膜を成膜し、パターニングして画素電
極１６を形成する。

【００３０】その後で、全面にレジストを塗布し、ゲー
ト絶縁膜１４に後に形成される束ね配線と補助容量線と
を接続するためのコンタクトホールを形成すべくエッチ
レジストをパターニングし、ＮＨ４Ｆ（３０％）とＨＦ
（６％）を含む混合液のエッチング液でゲート絶縁膜１
４をエッチングし、貫通孔を開けてコンタクトホール２
１をゲート絶縁膜１４に形成する。これは基本的には等
方ウエットエッチングであるため、コンタクトホールは
テーパ状の内壁でゲート絶縁膜１４に形成される。各コ
ンタクトホール２１の束ね配線１９側の開口は、補助容
量配線１３側の開口より大きい。コンタクトホールの個
数は、例えば３個で、束ね配線１９と各補助容量配線１
３の交叉点に設けられる。そして、スパッタ法によりア
ルミニウム膜を成膜し、フォトエッチングによって信号
線１５、ソース電極１５ａ、ドレイン電極１７および束
ね配線１９を形成する。

【００３１】更に、ＣＶＤ法により全面に２，０００Ａ
の厚さのＳｉＮｘのパッシベーション膜２８を成膜し画
素電極１６に対応する部分が除去されるようパターニン
グ形成する（第２図参照）。その上にポリイミド配向膜
２３を塗布する。

【００３２】ここでゲート絶縁膜１４の膜質を改善する
ため、例えば、ＳｉＮｘとＳｉＯの２層膜をしばしば用
いる。コンタクトホールは、このようなデバイスにおい
ても容易に作ることが出来る。２，０００ＡのＳｉＮｘ
と２，０００ＡのＳｉＯ膜をＣＶＤ法で作り、ＮＨ１４
Ｆ（３０％）とＨＦ（６％）を含む混合液のエッチング
液をコンタクトホールを作るために使う。そうすると、
ＳｉＮｘ膜の方がＳｉＯ膜よりもエッチングレートが遅
いため、図２に示すようなコンタクトホールがゲート絶
縁膜１４に形成される。

【００３３】ここで、上述の実施の形態では、各補助容
量配線１３の一端側と束ね配線１９とを電気的に接続す
るコンタクトホール２１を、各補助容量配線１３の一端
側と束ね配線１９との各交差部毎にそれぞれ複数個設け
たので、束ね配線１９のコンタクトホール２１の部分に
て段差を乗り越える導電膜部分が増えることになる。こ
のため、段切れせずに接触している段差部の数が増える
ので、補助容量配線１３の抵抗上昇を抑制できる。すな
わち、補助容量配線１３に供給される電位パルスの鈍り
が抑えられ、この結果、クロストーク不良のない良好な
画質を得ることができる。

【００３４】また、複数のコンタクトホール２１を、補
助容量配線１３の長さ方向に沿って配置したので、束ね
配線１９の、コンタクトホール２１における段差部以外
の領域が増え、束ね配線１９自体の抵抗の上昇を抑える
ことができ、このことからも補助容量電極に供給される
電位パルスの鈍りを抑えることができ、良好な画質を得
ることができる。また、束ね配線１９には、図１の縦方
向に電流が流れるため、図示のように３個のコンタクト
ホール２１を設ける場合、これらを補助容量配線１３の
長さ方向に沿って配置することにより、各コンタクトホ
ール２１間を含め、縦向きの電流通路を複数確保できる
ため好ましい。

【００３５】また、各コンタクトホール２１を、図２で
示すように、束ね配線１９が形成される面に向って大径
となるテーパ状に形成したので、コンタクトホール２１
による束ね配線１９の段切れを確実に防止でき、段切れ
に起因する横クロストーク不良のない、良好な表示が得
られる。

【００３６】さらに、実施の形態では、各コンタクトホ
ール２１として四角形のものを示したが、この形状に限
定されるものではなく、円形あるいは多角形などのよう
な形状でもよい。

【００３７】また、複数個のコンタクトホール３１の配
置方向として、補助容量配線１３の長さ方向に沿って配
置する場合を示したが、図３に示すようにこの補助容量
配線１３の長さ方向を列数ｍ（図示ｍ＝３）とし、これ
と直交する方向を段数ｎ（図示ｎ＝２）として、図１で
示したコンタクトホール２１より小面積のコンタクトホ
ールをｍ×ｎ個配置してもよい。

【００３８】さらに、コンタクトホール２１の配置方向
は、補助容量配線１３の長さ方向のみに限定されるもの
ではなく、図４に示すように、横長に形成した複数個の
コンタクトホール３２を、長さ方向が補助容量配線１３
の長さ方向に沿う状態で上下方向に複数段に配置しても
よい。このように形成すると、１個のコンタクトホール
を形成した場合とくらべてコンタクトホールの外周の長
さを長くすることができ、束ね配線と補助容量配線との
接続抵抗を低減することができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、コンタクトホールを複
数にしたことにより、段差を乗り越える領域が増え、段
切れせずに接触している段差部の箇所が増えることか
ら、補助容量配線の抵抗の上昇を抑えることができ、補
助容量電極に供給される電位パルスの鈍りを抑えられる
ので、横クロストーク不良のない良好な画質を得ること
ができる。

【００４０】また、束ね配線のコンタクトホールにおけ
る段差部位外の領域が増え、束ね配線自体の抵抗の上昇
を抑え、補助容量電極に供給される電位パルスの鈍りを
抑えることができ、良好な画質にできる。

【００４１】さらに、コンタクトホールによる束ね配線
の段切れを確実に防止し、段切れに起因する横クロスト
ーク不良がなく良好に表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置の一実施の形態の束ね配
線と補助容量配線との接続部分を示す平面図である。

【図２】同上図１のII−II線断面図である。

【図３】同上他の実施の形態の束ね配線と補助容量配線
との接続部分を示す平面図である。

【図４】同上他の実施の形態の束ね配線と補助容量配線
との接続部分を示す平面図である。

【図５】液晶表示装置の画素についての電気的等価回路
図である。

【図６】液晶表示装置のアレイ基板の平面図である。

【図７】同上図のVII −VII 線断面図である。

【図８】同上アクティブマトリクス型の液晶表示装置に
用いられるＨコモン反転駆動方式における各波形を示す
波形図である。

【図９】従来の束ね配線と補助容量配線との接続部分を
示す平面図である。

【図１０】同上図９のIX−IX線断面図である。

【符号の説明】

１０アレイ基板１１ガラス基板１２ゲート線１２ａゲート電極１３補助容量配線１４ゲート絶縁膜１５信号線１５ａドレイン電極１６画素電極１７ソース電極１８薄膜トランジスタ１９束ね配線２１，３１，３２コンタクトホール２２パッシベーション層２３，２４ポリイミド膜２７オーミックコンタクト層３０対向基板３３活性領域３４対向電極４０液晶層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲田克彦兵庫県姫路市余部区上余部50番地株式会社東芝姫路工場内 (72)発明者渋沢誠兵庫県姫路市余部区上余部50番地株式会社東芝姫路工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本のゲート線、これらゲート線に対し
て交差する複数本の信号線と、前記ゲート線および信号
線に介在されるゲート絶縁膜、これらゲート線および信
号線の交点に形成される薄膜トランジスタ、この薄膜ト
ランジス夕により制御され前記ゲート絶縁膜の一面側に
マトリクス状に配設された画素電極、前記ゲート絶縁膜
の他面側に形成され前記各画素電極の一部を横断する位
置関係でそれぞれ設けられた複数の補助容量配線、前記
補助容量配線の各一端側と対向する部分にそれぞれ設け
られた複数個のコンタクトホール、および、前記ゲート
絶縁膜のコンタクトホールを設けた部分に前記各補助容
量配線と交差する方向に形成されそれぞれ複数個のコン
タクトホールを通して前記各補助容量配線の一端側と接
続する束ね配線を備えたアレイ基板と、このアレイ基板に対向した対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に挟持された液晶とを
具備したことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】コンタクトホールは、補助容量配線の長さ
方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項１
記載の液晶表示装置。
【請求項３】コンタクトホールは、束ね配線が形成され
る面に向かって大径となるテーバ形状に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装
置。