JP2001091929A

JP2001091929A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001091929A
Application number: JP27085199A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kasai; 勉笠井; Hideaki Yamamoto; 英明山本; Mitsuo Nakatani; 光雄中谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 1999-09-24
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】絶縁膜あるいは保護膜の欠陥による表示不良
を回避できる。【解決手段】液晶を介して対向配置される透明基板の
うち一方の透明基板の液晶側の画素領域に、透明基板と
水平方向に電界を発生せしめる一対の電極を備え、この
一対の電極はそのいずれの電極においてもその上層に積
層させた絶縁膜が２層以上となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に係
り、特に、横電界方式と称される液晶表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】横電界方式と称される液晶表示装置は、
液晶を介して対向配置される透明基板のうち一方の透明
基板の液晶側の表面の画素領域に、ゲート信号線からの
走査信号の供給によって駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との
間で透明基板と平行に電界を発生せしめ対向電圧信号線
を介して対向電圧信号が供給される対向電極とが備えら
れて構成されている。

【０００３】このような液晶表示装置は、表示面を斜め
方向からみても色調の変化がない、いわゆる広視野角特
性に優れたものとして知られている。

【０００４】そして、その具体的構成の一例として、透
明基板側から、ゲート信号線、対向電圧信号線（対向電
極が一体に形成されている）を同一の層とする層、一部
に薄膜トランジスタのゲート絶縁膜として機能させる絶
縁層と、薄膜トランジスタの各電極のうち一方の電極に
接続される画素電極および他方の電極に接続されるドレ
イン信号線を同一の層とする層と、一部に薄膜トランジ
スタの液晶への直接の接触を回避させる保護膜とが順次
形成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構
成からなる液晶表示装置は、保護膜を形成する際に、た
とえば異物等が原因でその保護膜に欠陥ができ、その下
層に形成されている画素電極の一部が露出してしまう場
合がある。

【０００６】このような場合、液晶表示装置を駆動して
いる際に、画素電極の構成材料が該欠陥部を通して液晶
側へ溶けだし、該液晶の比抵抗を低下させるようにな
る。

【０００７】このことは、表示面にしみ状の表示不良が
発生することになることから、その対策が要望されるに
到った。

【０００８】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、保護膜の欠陥による表示
不良を回避した液晶表示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１０】すなわち、本発明による液晶表示装置は、
液晶を介して対向配置される透明基板のうち一方の透明
基板の液晶側の表面の画素領域に、ゲート信号線からの
走査信号の供給によって駆動される薄膜トランジスタ
と、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、この画素電極との
間で透明基板と平行に電界を発生せしめ対向電圧信号線
を介して対向電圧信号が供給される対向電極とを備え、
前記透明基板側から、ゲート信号線、対向電圧信号線、
対向電極、画素電極を同一の層とする層と、一部に薄膜
トランジスタのゲート絶縁膜として機能させる絶縁層
と、ドレイン信号線、薄膜トランジスタの各電極を同一
の層とする層と、一部に薄膜トランジスタの液晶への直
接の接触を回避させる保護膜と、画素電極と薄膜トラン
ジスタの一方の電極との接続を図る導電層が形成されて
いることを特徴とするものである。

【００１１】このように構成された液晶表示装置は、画
素領域内において、画素電極と対向電極は、その上層に
絶縁膜と保護膜とで被われた状態で配置されることにな
る。

【００１２】このため、絶縁膜あるいは保護膜は、それ
ぞれの形成の際に、たとえ異物等が原因で欠陥ができて
も、画素電極あるいは対向電極の一部が露出してしまう
確率は極めて少なくなる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶表示装置
の実施例を図面を用いて説明する。

【００１４】〔実施例１〕《画素の構成》図１は、液晶を介して互いに対向配置さ
れる各透明基板のうち一方の透明基板の液晶側の画素領
域の構成を示す平面図である。

【００１５】同図はマトリックス状に配置された各画素
領域のうちの一つの画素領域を示したもので、このた
め、図中左右および上下の各画素領域も同図に示した構
成と同様となっている。

【００１６】なお、同図中、Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線、
Ｃ−Ｃ’線における各断面図をそれぞれ図２、図３、図
４に示している。

【００１７】まず、図１において、透明基板１の表面に
図中ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲート信号線２
がたとえばＣｒで形成されている。

【００１８】また、これらゲート信号線２のほぼ中央に
図中ｘ方向に延在する対向電圧信号線３がたとえばＣｒ
で形成されている。

【００１９】この対向電圧信号線３は対向電極４と一体
に形成され、この対向電極４は、該対向電圧信号線３を
間にして、同図では３本図中ｙ方向に延在されて形成さ
れている。

【００２０】すなわち、３本のうち２本の対向電極４は
後述するドレイン信号線に隣接して形成され、残りの対
向電極４は前記他対向電極４の間に位置づけられるよう
に形成されている。

【００２１】また、この実施例では、この対向電極４と
同層に画素電極５が形成され、この画素電極５は該対向
電極４の間の領域を走行するようにして形成されてい
る。

【００２２】すなわち、この画素電極５は、対向電圧信
号線３で画された二つの画素領域にそれぞれ互いに分離
された状態で２個形成され、これら分離されたそれぞれ
の画素電極は、中央に位置づけられる対向電極４を囲む
ようにして’コ’字形状をなしている。

【００２３】そして、このように’コ’字形状をなすそ
れぞれの画素電極５の一端（対向電圧信号線３を介して
互いに対向している）は、後にその部分で互いの画素電
極５の接続を図るため比較的面積の広い部分を備えてい
る。

【００２４】そして、このように加工された透明基板１
の表面の全域には、ゲート信号線２、対向電圧信号線３
（対向電極４）、および画素電極５を被ってたとえばＳ
ｉＮからなる絶縁膜６（図２、図３、図４参照）が形成
されている。

【００２５】この絶縁膜６は、後述するドレイン信号線
８に対してはゲート信号線２および対向電圧信号線３と
の層間絶縁膜としての機能を、後述する薄膜トランジス
タＴＦＴに対してはそのゲート絶縁膜としての機能を、
後述する容量素子Ｃｓｔｇに対してはその誘電体膜とし
ての機能を有するようになっている。

【００２６】そして、この絶縁膜６上には前記ゲート信
号線２の一部に重畳されてたとえばａ−Ｓｉからなる半
導体層７が形成されている。

【００２７】この半導体層７は薄膜トランジスタＴＦＴ
を構成する半導体層で、その表面にドレイン電極８Ｄお
よびソース電極８Ｓが形成されることによって、ゲート
信号線２の一部をゲート電極とし、前記絶縁膜６をゲー
ト絶縁膜とする逆スタガ構造のＭＩＳ型トランジスタが
構成される。

【００２８】なお、この半導体層７は、後述のドレイン
信号線８の形成領域に沿って形成された半導体層７Ａと
一体になって形成されている。この半導体層７Ａがドレ
イン信号線８の形成領域に沿って形成されているのは、
該ドレイン信号線８のゲート信号線２および対向電圧信
号線３に対する層間絶縁を強化するためである。

【００２９】薄膜トランジスタＴＦＴのドレイン電極８
Ｄおよびソース電極８Ｓはドレイン信号線８と同時に形
成されるようになっている。

【００３０】すなわち、ドレイン信号線８が図中ｙ方向
に延在しｘ方向に並設されるように形成され、その際
に、ドレイン信号線８の一部が半導体層７の表面にまで
延在されてドレイン電極８Ｄを構成するようになってい
る。また、ソース電極８Ｓはドレイン信号線８と分離さ
れた状態で形成されている。

【００３１】そして、この薄膜トランジスタＴＦＴが形
成された透明基板１の表面の全域には、該薄膜トランジ
スタＴＦＴを被って保護膜９が形成されている。この保
護膜９は該薄膜トランジスタＴＦＴの液晶への直接の接
触を回避するために形成されるものである。

【００３２】さらに、この保護膜９の表面には、画素電
極５と薄膜トランジスタＴＦＴのソース電極８Ｓとの接
続、および対向電圧信号線３を間にして互いに分離され
て形成されている画素電極５どうしの接続を図る導電層
１０Ａ，１０Ｂが形成されている。

【００３３】すなわち、薄膜トランジスタＴＦＴの形成
領域の近傍の保護膜９上に導電層１０Ａが形成され、該
保護膜９（必要に応じてその下層の絶縁膜６をも）に形
成されたスルーホールを通して薄膜トランジスタＴＦＴ
のソース電極８Ｓとこのソース電極８Ｓに近接して配置
されている画素電極５とが接続されている。

【００３４】また、対向電圧信号線３の形成領域を股ぐ
ようにして該保護膜９上に導電層１０Ｂが形成され、該
保護膜９およびその下層の絶縁膜６に形成されたスルホ
ールを通して該対向電圧信号線３によって分離配置され
ている各画素電極５どうしが接続されている。

【００３５】なお、この導電層（画素電極）１０Ｂは、
該対向電圧信号線３に沿って延在部を有するようにして
形成され、対向電圧信号線３との間に形成される容量素
子Ｃｓｔｇの一方の電極を構成するようになっている。

【００３６】この容量素子Ｃｓｔｇは、薄膜トランジス
タＴＦＴがオフした際に、画素電極５に印加された映像
信号を比較的長く蓄積させる等の機能を有するものであ
る。

【００３７】ここで、各導電層１０Ａ，１０Ｂをたとえ
ばＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide）からなる透明導電層とす
ることによって開口率の低減を回避することができるよ
うになる。

【００３８】そして、この透明導電層を後述するゲート
信号線端子、ドレイン信号線端子を電食から保護するた
めに形成する透明導電層と同時に形成するようにすれば
製造工数の増大を回避することができるようになる。

【００３９】なお、図示していないが、このように構成
された透明基板１の表面の全域には、液晶と直接に接触
し該液晶の分子の初期配向方向を決定づける配向膜が形
成されている。

【００４０】このように構成された液晶表示装置は、画
素領域内において、画素電極５と対向電極４は、その上
層に絶縁膜６と保護膜９とで被われた状態で配置される
ことになる。

【００４１】このため、絶縁膜６あるいは保護膜９は、
それぞれの形成の際に、たとえ異物等が原因で欠陥がで
きても、画素電極５あるいは対向電極４の一部が露出し
てしまう確率は極めて少なくなる。

【００４２】図５は、一例として異物Ｐの存在により絶
縁膜６に欠陥が生じた場合、および異物Ｑの存在により
保護膜９に欠陥が生じた場合を示している。図５（ａ）
は図１と同様の平面図、図５（ｂ）は図３と同様の断面
図である。

【００４３】図５（ｂ）から明らかなように、絶縁膜６
および保護膜９に欠陥が生じたとしても、画素電極５お
よび対向電極４は絶縁膜６あるいは保護膜９から露出す
る可能性はなく、このため各電極を構成する材料が液晶
に溶けだしてしまうということはなくなる。

【００４４】《ゲート信号線端子》図６は、各ゲート信
号線に走査信号を供給するためのゲート信号線端子１１
を示した構成図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は
同図（ａ）のｂ−ｂ’線における断面図、同図（ｃ）は
同図（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図である。

【００４５】まず、透明基板１の表面にゲート信号線２
の延在部が形成され、さらに、該透明基板１の表面の全
域にわたって積層された絶縁膜６および保護膜９が形成
されている。

【００４６】そして、保護膜９およびその下層の絶縁膜
６に形成された開口によって、該ゲート信号線２の延在
部の一部が露出され、この露出部をも被って該保護膜９
上に形成されたＩＴＯ膜でゲート信号線端子１１を構成
している。

【００４７】ＩＴＯ膜はそれ自体電食され難い材料であ
るため、該ゲート信号線端子１１の電食を回避できるよ
うになる。

【００４８】ここで、前記絶縁膜６および保護膜９は、
画素領域におけるそれらの延在部分として形成されるも
のである。

【００４９】なお、対向電圧信号線端子もこのゲート信
号線端子１１と同様の構成となっている。対向電圧信号
線３はゲート信号線２と同層で形成されているからであ
る。

【００５０】《ドレイン信号線端子》図７は、各ドレイ
ン信号線に走査信号を供給するためのドレイン信号線端
子１２を示した構成図で、同図（ａ）は平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）のｂ−ｂ’線における断面図、同図
（ｃ）は同図（ａ）のｃ−ｃ’線における断面図であ
る。

【００５１】まず、透明基板１上の絶縁膜６の表面にド
レイン信号線８の延在部が形成され、さらに、該透明基
板１の表面の全域にわたって保護膜９が形成されてい
る。

【００５２】そして、保護膜９に形成された開口によっ
て、該ドレイン信号線８の延在部の一部が露出され、こ
の露出部をも被って該保護膜９上に形成されたＩＴＯ膜
でドレイン信号線端子１２を構成している。

【００５３】ここで、前記絶縁膜６および保護膜９は、
画素領域におけるそれらの延在部分として形成されるも
のである。

【００５４】《製造方法》次に、上述した液晶表示装置
の製造方法の一実施例を図８を用いて説明する。

【００５５】工程１：透明基板１の表面に、ゲート信号
線２、対向電圧信号線３（対向電極４）、および画素電
極５を形成する。

【００５６】すなわち、透明基板１の表面の全域に、Ｃ
ｒＭｏ／Ｃｒ層（200nm）の積層体をたとえばスパッタ
リングで形成し、これをフォトリソグラフィ技術による
選択エッチング方法で同図（ａ）に示すパターンに形成
する。

【００５７】工程２：透明基板１の表面の全域に絶縁膜
を形成し、この絶縁膜の表面に選択的に半導体層７，７
Ａを形成する。

【００５８】すなわち、透明基板１の表面に、ＳｉＮ層
（350nm）、さらにａ−Ｓｉ層（180nm）、およびｎ型不
純物層がドープされたａ−Ｓｉ層(20nm)をたとえばＣＶ
Ｄ方法により形成し、ａ−Ｓｉ層をフォトリソグラフィ
技術による選択エッチング方法で同図（ｂ）に示すパタ
ーンに形成する。

【００５９】工程３：透明基板１の表面に、ドレイン信
号線８（ドレイン電極８Ｄ）、ソース電極８Ｓを形成す
る。

【００６０】すなわち、透明基板１の表面の全域に、Ｃ
ｒＭｏ／Ｃｒ層（200nm）の積層体をたとえばスパッタ
リングで形成し、これをフォトリソグラフィ技術による
選択エッチング方法で同図（ｃ）に示すパターンに形成
する。

【００６１】その後、形成されたドレイン信号線８（ド
レイン電極８Ｄ）、ソース電極８Ｓをマスクとして、ａ
−Ｓｉ層をエッチングする。

【００６２】これにより、薄膜トランジスタＴＦＴにお
いて、ａ−Ｓｉ層と各電極との界面にｎ型不純物がドー
プされたａ−Ｓｉ層からなるコンタクト層が形成され
る。

【００６３】工程４：透明基板の表面の全域に保護膜を
形成し、この保護膜にスルーホールを形成する。

【００６４】すなわち、透明基板１の表面の全域に、Ｓ
ｉＮ膜をたとえばＣＶＤ方法により形成し、その後、フ
ォトリソグラフィ技術による選択エッチング方法で同図
（ｄ）に示す位置にスルーホールを形成する。

【００６５】工程５：透明基板１の表面に、導電層１０
Ａ，１０Ｂを形成し、画素電極５と薄膜トランジスタの
ソース電極８Ｓとの接続、および分離して配置された各
画素電極５どうしの接続を図る。

【００６６】すなわち、透明基板１の表面の全域に、Ｉ
ＴＯ膜（140nm）をスパッタリングで形成し、フォトリ
ソグラフィ技術による選択エッチング方法で同図（ｅ）
に示すパターンに形成する。

【００６７】なお、この実施例では、同時に、ゲート信
号線端子１１、対向電圧信号線端子、ドレイン信号線端
子１２も形成する。

【００６８】〔実施例２〕《画素の構成》図９は、本発明による液晶表示装置の他
の実施例を示す図で、図１に対応した図となっている。
図９のＣ−Ｃ’線における断面図を図１０に示してい
る。

【００６９】図１と異なる構成は容量素子Ｃｓｔｇにあ
る。すなわち、対向電圧信号線３に沿って重畳されて形
成される画素電極（容量素子Ｃｓｔｇの一方の電極とし
て機能する）は、この部分においてドレイン信号線８と
同一の材料からなる導電層１５で形成されている（この
ため、ドレイン信号線８と同時に形成される）。

【００７０】そして、対向電圧信号線３によって分離さ
れて形成された各画素電極５の電気的接続を図る導電層
１０Ｂは、保護膜９に形成されたスルホールを通して前
記導電層１５と接続されている。

【００７１】このように構成した場合であっても、製造
工数の増大を回避して、実施例１と同様の効果が得られ
るようになる。

【００７２】《製造方法》図１１は、上述した液晶表示
装置の製造方法の一実施例を示す工程図で、図８と対応
した図となっている。

【００７３】図８と異なる部分は、まず、図１１（ｃ）
に示す工程にあり、容量素子Ｃｓｔｇの画素電極側の電
極からなる導電層１５をドレイン信号線８と同時に形成
している。

【００７４】また、図１１（ｄ）に示す工程で形成する
保護膜９に前記導電層１５の一部を露出させるスルーホ
ールをも形成する。

【００７５】そして、図１１（ｅ）に示す工程で、各画
素電極５を接続させる導電層１０Ｂを前記スルーホール
を通して前記導電層１５に接続させる。

【００７６】〔実施例３〕図１２は、本発明による液晶
表示装置の他の実施例を示す図で、図１と対応した図と
なっている。

【００７７】この実施例は、実施例１と異なり、互いに
隣接するゲート信号線２と対向電圧信号線３との間の領
域で一画素領域を形成したものである。

【００７８】この場合、画素電極５どうしの接続は不要
となることから、上記各実施例で各画素電極５どうしを
接続させる導電層１０Ｂは専ら容量素子Ｃｓｔｇの一方
の電極として機能することになる。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、絶縁膜あるいは保
護膜の欠陥による表示不良を回避することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の画素構成の一実施
例を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ’線における断面図である。

【図４】図１のＣ−Ｃ’線における断面図である。

【図５】本発明による液晶表示装置の効果を示す説明図
である。

【図６】本発明による液晶表示装置のゲート信号線端子
の一実施例を示す構成図である。

【図７】本発明による液晶表示装置のドレイン信号線端
子の一実施例を示す構成図である。

【図８】本発明による液晶表示装置の製造方法の一実施
例を示す工程図である。

【図９】本発明による液晶表示装置の画素構成の他の実
施例を示す平面図である。

【図１０】図９のＣ−Ｃ’線における断面図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置の製造方法の他の
実施例を示す工程図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置の画素構成の他の
実施例を示す平面図である。

【符号の説明】１…透明基板、２…ゲート信号線、３…対向電圧信号
線、４…対向電極、５…画素電極、６…絶縁膜、７…半
導体層、８…ドレイン信号線、９…保護膜、１０Ａ，１
０Ｂ…導電層、ＴＦＴ…薄膜トランジスタ、Ｃｓｔｇ…
容量素子。

フロントページの続き (72)発明者中谷光雄千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内Ｆターム(参考） 2H090 HA03 HB03X HD05 KA04 LA01 LA04 MA02 MA07 2H092 GA14 HA04 JA26 JA46 JB57 KB04 KB24 NA17 QA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を介して対向配置される透明基板の
うち一方の透明基板の液晶側の画素領域に、透明基板と
水平方向に電界を発生せしめる一対の電極を備え、この一対の電極はそのいずれの電極においてもその上層
に積層させた絶縁膜が２層以上となっていることを特徴
とする液晶表示装置。
【請求項２】液晶を介して対向配置される透明基板の
うち一方の透明基板の液晶側の画素領域に、透明基板と
水平方向に電界を発生せしめる一対の電極を備え、この一対の電極は層が同じにして形成されているととも
に、その上層に多層の絶縁膜が形成されていることを特
徴とする液晶表示装置。
【請求項３】液晶を介して対向配置される透明基板の
うち一方の透明基板の液晶側の表面の画素領域に、ゲート信号線からの走査信号の供給による駆動される薄
膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレ
イン信号線からの映像信号が供給される画素電極と、こ
の画素電極との間で透明基板と平行に電界を発生せしめ
対向電圧信号線を介して対向電圧信号が供給される対向
電極とを備え、前記透明基板側から、ゲート信号線、対向電圧信号線、
対向電極、画素電極を同一の層とする層と、一部に薄膜
トランジスタのゲート絶縁膜として機能させる絶縁層
と、ドレイン信号線、薄膜トランジスタの各電極を同一
の層とする層と、一部に薄膜トランジスタの液晶への直
接の接触を回避させる保護膜と、画素電極と薄膜トラン
ジスタの一方の電極との接続を図る導電層が形成されて
いることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４】対向電圧信号線はゲート信号線と平行に
画素領域のほぼ中央に形成され、この対向電圧信号線に
よって分離して配置された各画素電極は、画素電極と薄
膜トランジスタの一方の電極との接続を図る導電層と同
一の層である他の導電層によって接続が図れていること
を特徴とする請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項５】導電層はＩＴＯ膜で形成されていること
を特徴とする請求項３あるいは４に記載の液晶表示装
置。