JP2656017B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2656017B2
JP2656017B2 JP12454796A JP12454796A JP2656017B2 JP 2656017 B2 JP2656017 B2 JP 2656017B2 JP 12454796 A JP12454796 A JP 12454796A JP 12454796 A JP12454796 A JP 12454796A JP 2656017 B2 JP2656017 B2 JP 2656017B2
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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、液晶表示装置、特
に、薄膜トランジスタ及び画素電極で画素を構成するア
クティブ・マトリックス方式の液晶表示装置に適用して
有効な技術に関するものである。 【0002】 【従来の技術】アクティブ・マトリックス方式の液晶表
示装置は、マトリックス状に複数の画素が配置された液
晶表示部を有している。液晶表示部の各画素は、隣接す
る2本の走査信号線(ゲート信号線)と隣接する2本の
映像信号線(ドレイン信号線)との交差領域内に配置さ
れている。走査信号線は、列方向(水平方向)に延在
し、行方向に複数本配置されている。映像信号線は、走
査信号線と交差する行方向(垂直方向)に延在し、列方
向に複数本配置されている。 【0003】前記画素は、主に、液晶、この液晶を介在
させて配置された透明画素電極及び共通透明画素電極、
薄膜トランジスタ(TFT)で構成されている。透明画
素電極、薄膜トランジスタの夫々は、画素毎に設けられ
ている。透明画素電極は、薄膜トランジスタのソース電
極に接続されている。薄膜トランジスタのドレイン電極
は前記映像信号線に接続され、ゲート電極は前記走査信
号線に接続されている。 【0004】なお、液晶表示装置については、例えば、
日経マグロウヒル社発行,日経エレクトロニクス,19
86年12月15日号,pp.193〜200に記載さ
れている。 【0005】また、アクティブ・マトリックス方式の液
晶表示装置において、走査信号線に導電膜の積層構成を
用いる公知例としては特開昭61−93488号及び特
開昭61−29820号公報がある。 【0006】しかし何れの公知例にも、本発明の走査信
号線をアルミニウムと異なる金属からなる第1導電膜と
アルミニウムからなる第2導電膜の積層膜で構成し、前
記走査信号線に接続される容量素子の下電極、及び薄膜
トランジスタのゲート電極は前記第1導電膜と同一の導
電膜からなる単層膜で形成する構成の記載はない。 【0007】また何れの公知例にも、本発明の容量素子
の上電極に重ねて導電膜を設け、該導電膜は、平面的
に、前記上電極が容量素子の下電極により形成される段
差を乗り越える領域に、島状に設ける構成の記載もな
い。 【0008】従って上記公知例に開示されている技術で
は、本発明の課題である、画面欠陥不良の発生を防止す
ることは十分ではなかった。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】前述の液晶表示装置に
おいては、製造工程中に、液晶表示部にゴミ等の異物が
混入したり、フォトリソグラフィ技術で使用されるマス
クに異物が付着したりする。異物がガラス基板と薄膜ト
ランジスタのゲート線(又は容量素子の容量線)との間
に混入したり存在したりすると、ゲート線(又は容量
線)が断線し、断線した先の画素列が不良になる所謂線
欠陥を生じる。 【0010】また、表示画面サイズが大きく、ゲート線
(又は容量線)の長い液晶表示装置においては、ゲート
線(又は容量線)の配線抵抗により、信号伝達速度の低
下を生じ、高速動作が出来ないという問題を生じた。 【0011】また、この種の液晶表示装置においては、
薄膜トランジスタや容量素子は絶縁膜や導電膜の積層体
で形成されるが、たとえば容量素子の下電極の上を上電
極が乗り越える場合や、薄膜トランジスタのゲート電極
の上をソース、ドレイン電極が乗り越える場合は、前記
下電極や、前記ゲート電極の形成する段差部において、
前記上電極や、ソース、ドレイン電極が断線し、対応す
る画素が動作不良を起こし、所謂点欠陥不良を生じる。 【0012】本発明の目的は、液晶表示装置において、
液晶表示部の画素が不良となる点欠陥を低減することが
可能な技術を提供することにある。 【0013】本発明の他の目的は、液晶表示装置におい
て、信号書き込み速度の速い高速動作が可能な、液晶表
示装置を提供することにある。 【0014】本発明の他の目的は、液晶表示装置におい
て、液晶表示部の点欠陥を低減すると共に、液晶表示部
の点欠陥或は線欠陥の発生する確率を低減することが可
能な技術を提供することにある。 【0015】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。 【0016】 【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、
下記のとおりである。 【0017】隣接する2本の走査信号線と隣接する2本
の映像信号線との交差領域内に、薄膜トランジスタ及び
画素電極で構成された画素を有し、前記薄膜トランジス
タは、前記2本の走査信号線のうち一方の走査信号線と
電気的に接続されるゲート電極と、該ゲート電極上に設
けられたゲート絶縁膜と、該ゲート絶縁膜上に設けられ
た半導体層と、該半導体層にそれぞれ電気的に接続され
たソース電極及びドレイン電極とからなり、前記ソース
電極及びドレイン電極の一方は画素電極に接続され、他
方は前記2本の映像信号線のうちの一方の映像信号線に
電気的に接続される液晶表示装置であって、前記走査信
号線はアルミニウムと異なる金属からなる第1導電膜と
アルミニウムからなる第2導電膜の積層膜からなるとと
もに、前記ゲート電極は前記第1導電膜と同一の導電膜
からなる単層膜で形成され、前記2本の走査信号線のう
ちの一方の走査信号線で選択される前記画素の画素電極
を一方の電極とし、前記2本の走査信号線のうちの他方
の走査信号線に電気的接続される前記第1導電膜と同
一の導電膜からなる単層膜を他方の電極とし、前記一
方の電極と前記他方の電極間に誘電体膜介在させた
持容量素子を構成し、該保持容量素子の一方の電極が平
面的に他方の電極により形成される段差を乗り越える領
域に第3の導電膜を設けることを特徴とするものであ
る。 【0018】また、前記第2導電膜は、少なくとも前記
映像信号線との交差部分において、前記第1導電膜より
も幅を小さくすることを特徴とするものである。 【0019】また、前記第3の導電膜は前記映像信号線
と同一導電層で構成する。 【0020】上述した手段によれば、前記走査信号線は
アルミニウムと異なる金属からなる第1導電膜とアルミ
ニウムからなる第2導電膜の積層膜からなるので、配線
抵抗を低減することが出来、走査信号線の断線も防止す
ることが出来る。 【0021】また、前記保持容量素子の他方の電極(下
電極)をアルミニウムと異なる金属からなる第1導電膜
で構成するので、アルミニウムからなる第2導電膜で他
方の電極を構成した場合に比べて、アルミニウムに発生
するヒロックにより保持容量素子の誘電体にピンホール
が開き、保持容量素子の一方の電極(上電極)と他方の
電極が短絡することがなく、保持容量素子の短絡による
点欠陥を防止することが出来る。 【0022】また、前記保持容量素子の一方の電極(上
電極)に重なって導電膜を設け、該導電膜は平面的に前
記一方の電極が前記他方の電極(下電極)により形成さ
れる段差を乗り越える領域に島状に設けるので、一体に
形成された前記一方の電極と画素電極が、前記他方の電
極が形成する段差部分で、接続不良を起こした場合で
も、前記導電膜により電気的に接続されるので、断線す
ることはない。 【0023】また、前記第2導電膜は、少なくとも前記
映像信号線との交差部において、前記第1導電膜よりも
幅を小さくしているので、走査信号線が形成する段差が
緩和され、その上に形成される映像信号線が走査信号線
によって形成される段差部分で断線することがない。 【0024】さらに前記第3の導電膜は前記映像信号線
と同一導電膜で構成することにより、それらを同一の工
程で形成することもでき、製造工数の増大をもたらさな
いようにすることもできるようになる。 【0025】以下、本発明の構成について、アクティブ
・マトリックス方式のカラー液晶表示装置に本発明を適
用した一実施例とともに説明する。 【0026】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰返
しの説明は省略する。 【0027】 【発明の実施の形態】(参考例本願発明が適用される液晶表示装置の全体を把握するた
めに、まず、実施例に先立って、該液晶表示装置の全体
構成の一例を詳細に説明する。 本発明の参考例であるア
クティブ・マトリックス方式のカラー液晶表示装置の液
晶表示部の一画素を図1(要部平面図)で示し、図1の
II−II切断線で切った断面を図2で示す。また、図3
(要部平面図)には、図1に示す画素を複数配置した液
晶表示部の要部を示す。 【0028】図1乃至図3に示すように、液晶表示装置
は、下部透明ガラス基板SUB1の内側(液晶側)の表
面上に、薄膜トランジスタTFT及び透明画素電極IT
Oを有する画素が構成されている。下部透明ガラス基板
SUB1は、例えば、1.1[mm]程度の厚さで構成
されている。 【0029】各画素は、隣接する2本の走査信号線(ゲ
ート信号線又は水平信号線)GLと、隣接する2本の映
像信号線(ドレイン信号線又は垂直信号線)DLとの交
差領域内(4本の信号線で囲まれた領域内)に配置され
ている。走査信号線GLは、図1及び図3に示すよう
に、列方向に延在し、行方向に複数本配置されている。
映像信号線DLは、行方向に延在し、列方向に複数本配
置されている。 【0030】各画素の薄膜トランジスタTFTは、画素
内において3つ(複数)に分割され、薄膜トランジスタ
(分割薄膜トランジスタ)TFT1、TFT2及びTF
T3で構成されている。薄膜トランジスタTFT1〜T
FT3の夫々は、実質的に同一サイズで構成されてい
る。この分割された薄膜トランジスタTFT1〜TFT
3の夫々は、主に、ゲート電極GT、絶縁膜GI、i型
半導体層AS、一対のソース電極SD1及びドレイン電
極SD2で構成されている。 【0031】前記ゲート電極GTは、図4(所定の製造
工程における要部平面図)に詳細に示すように、走査信
号線GLから行方向(図1及び図4において下方向)に
突出するように構成されている。つまり、ゲート電極G
Tは、映像信号線DLと実質的に平行に延在するように
構成されている。ゲート電極GTは、薄膜トランジスタ
TFT1〜TFT3の夫々の形成領域まで突出するよう
に構成されている。薄膜トランジスタTFT1〜TFT
3の夫々のゲート電極GTは、一体に(共通電極とし
て)構成されており、同一の走査信号線GLに接続され
ている。ゲート電極GTは、薄膜トランジスタTFTの
形成領域において段差形状をなるべく成長させないよう
に、単層の第1導電膜g1で構成する。第1導電膜g1
は、例えばスパッタで形成されたクロム(Cr)膜を用
い、1000[Å]程度の膜厚で形成する。 【0032】前記走査信号線GLは、第1導電膜g1及
びその上部に設けられた第2導電膜g2からなる複合膜
で構成されている。この走査信号線GLの第1導電膜g
1は、前記ゲート電極GTの第1導電膜g1と同一製造
工程で形成され、かつ一体に構成されている。第2導電
膜g2は、例えば、スパッタで形成されたアルミニウム
(Al)膜を用い、2000〜4000[Å]程度の膜
厚で形成する。第2導電膜g2は、走査信号線GLそれ
自体の抵抗値を大幅に低減させ、これによって信号伝達
速度(画素の選択速度)の高速化を図ることができるよ
うに構成されている。 【0033】また、走査信号線GLは、第1導電膜g1
の幅寸法に比べて第2導電膜g2の幅寸法を小さく構成
している。すなわち、走査信号線GLは、その側壁の段
差形状を緩和することができるので、その上層の絶縁膜
GIの表面を平坦化できるように構成されている。 【0034】絶縁膜GIは、薄膜トランジスタTFT1
〜TFT3の夫々のゲート絶縁膜として使用される。絶
縁膜GIは、ゲート電極GT及び走査信号線GLの上層
に形成されている。絶縁膜GIは、例えば、プラズマC
VDで形成された窒化珪素膜を用い、3000[Å]程
度の膜厚で形成する。この場合、膜膜トランジスタTF
T1〜TFT3のゲート電極GTおよび走査信号線GL
の上述した構成によって、絶縁膜GIの表面は、薄膜ト
ランジスタTFT1〜TFT3の夫々の形成領域、及び
走査信号線GL形成領域において平坦化されて構成され
ることになる。 【0035】i型半導体層ASは、図5(所定の製造工
程における要部平面図)で詳細に示すように、複数に分
割された薄膜トランジスタTFT1〜TFT3の夫々の
チャネル形成領域として使用される。複数に分割された
薄膜トランジスタTFT1〜TFT3の夫々のi型半導
体層ASは、画素内において一体に構成されている。す
なわち、画素の分割された複数の薄膜トランジスタTF
T1〜TFT3の夫々は、1つの(共通の)i型半導体
層ASの島領域で構成されている。i型半導体層AS
は、アモールファスシリコン膜又は多結晶シリコン膜で
形成し、200〜3000[Å]程度の膜厚で形成す
る。 【0036】このように、画素の複数に分割された薄膜
トランジスタTFT1〜TFT3の夫々のi型半導体層
ASを一体に構成することにより、薄膜トランジスタT
FT1〜TFT3の夫々に共通のドレイン電極SD2が
i型半導体層AS(実際には第1導電膜g1の膜厚とi
型半導体層ASの膜厚とを加算した膜厚に相当する段
差)をドレイン電極SD2側からi型半導体層AS側に
向って1度乗り越えるだけなので、異物の混入や断線に
起因する点欠陥の発生する確率を低減することができ
る。つまり、ドレイン電極SD2がi型半導体層ASの
段差を乗り越える際に、画素内に発生する点欠陥が3分
の1に低減できる。 【0037】また、本参考例のレイアウトと異なるが、
i型半導体層ASを映像信号線DLが直接乗り越え、こ
の乗り越えた部分の映像信号線DLをドレイン電極SD
2として構成する場合、映像信号線DL(ドレイン電極
SD2)がi型半導体層ASを乗り越える際の断線に起
因する線欠陥の発生する確率を低減することができる。
つまり、画素の複数に分割された薄膜トランジスタTF
T1〜TFT3の夫々のi型半導体層ASを一体に構成
することにより、映像信号線DL(ドレイン電極SD
2)がi型半導体層ASを1度だけしか乗り越えないた
めである(実際には、乗り始めと乗り終わりの2度であ
る)。 【0038】前記i型半導体層ASは、図1及び図5に
詳細に示すように、走査信号線GLと映像信号線DLと
の交差部(クロスオーバ部)の両者間まで延在させて設
けられている。この延在させたi型半導体層ASは、交
差部における走査信号線GLと映像信号線DLとの短絡
を低減するように構成されている。 【0039】画素の複数に分割された薄膜トランジスタ
TFT1〜TFT3の夫々のソース電極SD1とドレイ
ン電極SD2とは、図1、図2及び図6(所定の製造工
程における要部平面図)で詳細に示すように、i型半導
体層AS上に夫々離隔して設けられている。ソース電極
SD1、ドレイン電極SD2の夫々は、回路のバイアス
極性が変ると、動作上、ソースとドレインが入れ替わる
ように構成されている。つまり、薄膜トランジスタTF
Tは、FETと同様に双方向性である。 【0040】ソース電極SD1、ドレイン電極SD2の
夫々は、i型半導体層ASに接触する下層側から、第1
導電膜d1、第2導電膜d2、第3導電膜d3を順次重
ね合わせて構成されている。ソース電極SD1の第1導
電膜d1、第2導電膜d2及び第3導電膜d3は、ドレ
イン電極SD2のそれと同一製造工程で形成される。 【0041】第1導電膜d1は、スパッタで形成したク
ロム膜を用い、500〜1000[Å]の膜厚(本参考
では、600[Å]程度の膜厚)で形成する。クロム
膜は、膜厚を厚く形成するとストレスが大きくなるの
で、2000[Å]程度の膜厚を越えない範囲で形成す
る。クロム膜は、i型半導体層ASとの接触が良好であ
る。クロム膜は、後述する第2導電膜d2のアルミニウ
ムがi型半導体層ASに拡散することを防止する、所謂
バリア層を構成する。第1導電膜d1としては、クロム
膜の他に、高融点金属(Mo,Ti,Ta,W)膜、高
融点金属シリサイド(MoSi2,TiSi2,TaSi
2,WSi2)膜で形成してもよい。 【0042】第2導電膜d2は、スパッタで形成したア
ルミニウム膜を用い、3000〜4000[Å]の膜厚
本参考例では、3000[Å]程度の膜厚)で形成す
る。アルミニウム膜は、クロム膜に比べてストレスが小
さく、厚い膜厚に形成することが可能で、ソース電極S
D1、ドレイン電極SD2及び映像信号線DLの抵抗値
を低減するように構成されている。つまり、第2導電膜
d2は、薄膜トランジスタTFTの動作速度の高速化、
及び映像信号線DLの信号伝達速度の高速化を図ること
ができるように構成されている。第2導電膜d2として
は、アルミニウム膜の他に、シリコン(Si)や銅(C
u)を添加物として含有させたアルミニウム膜で形成し
てもよい。 【0043】第3導電膜d3は、スパッタで形成された
透明導電膜(ITO:ネサ膜)を用い、1000〜20
00[Å]の膜厚(本参考例では、1200[Å]程度
の膜厚)で形成する。この第3導電膜d3は、ソース電
極SD1、ドレイン電極SD2及び映像信号線DLを構
成すると共に、透明画素電極ITOを構成するようにな
っている。 【0044】ソース電極SD1の第1導電膜d1、ドレ
イン電極SD2の第1導電膜d1の夫々は、上層の第2
導電膜d2及び第3導電膜d3に比べてチャネル形成領
域側を大きいサイズで構成している。つまり、第1導電
膜d1は、第1導電膜d1と第2導電膜d2及び第3導
電膜d3との間の製造工程におけるマスク合せずれが生
じても、第2導電膜d2及び第3導電膜d3に比べて大
きいサイズ(第1導電膜d1〜第3導電膜d3の夫々の
チャンネル形成領域側がオンザラインでもよい)になる
ように構成されている。ソース電極SD1の第1導電膜
d1、ドレイン電極SD2の第1導電膜d1の夫々は、
薄膜トランジスタTFTのゲート長Lを規定するように
構成されている。 【0045】このように、画素の複数に分割された薄膜
トランジスタTFT1〜TFT3において、ソース電極
SD1、ドレイン電極SD2の夫々の第1導電膜d1の
チャネル形成領域側を第2導電膜d2及び第3導電膜d
3に比べて大きいサイズで構成することにより、ソース
電極SD1,ドレイン電極SD2の夫々の第1導電膜d
1間の寸法で、薄膜トランジスタTFTのゲート長Lを
規定することができる。第1導電膜d1間の離隔寸法
(ゲート長L)は、加工精度(パターンニング精度)で
規定することができるので、薄膜トランジスタTFT1
〜TFT3の夫々のゲート長Lを均一にすることができ
る。 【0046】ソース電極SD1は、前記のように、透明
画素電極ITOに接続されている。ソース電極SD1
は、i型半導体層ASの段差形状(第1導電膜glの膜
厚とi型半導体層ASの膜厚とを加算した膜厚に相当す
る段差)に沿って構成されている。具体的には、ソース
電極SD1は、i型半導体層ASの段差形状に沿って形
成された第1導電膜d1と、この第1導電膜d1の上部
にそれに比べて透明画素電極ITOと接続される側を小
さいサイズで形成した第2導電膜d2と、この第2導電
膜から露出する第1導電膜d1に接続された第3導電膜
d3とで構成されている。ソース電極SD1の第1導電
膜d1は、i型半導体層ASとの接着性が良好であり、
かつ、主に第2導電膜d2からの拡散物に対するバリア
層として構成されている。ソース電極SD1の第2導電
膜d2は、第1導電膜d1のクロム膜がストレスの増大
から厚く形成できず、i型半導体層ASの段差形状を乗
り越えられないので、このi型半導体層ASを乗り越え
るために構成されている。 【0047】つまり、第2導電膜d2は、厚く形成する
ことでステップカバレッジを向上している。第2導電膜
d2は、厚く形成できるので、ソース電極SD1の抵抗
値(ドレイン電極SD2や映像信号線DLについても同
様)の低減に大きく寄与している。第3導電膜d3は、
第2導電膜d2のi型半導体層ASに起因する段差形状
を乗り越えることができないので、第2導電膜d2のサ
イズを小さくすることで露出する第1導電膜d1に接続
するように構成されている。第1導電膜d1と第3導電
膜d3とは、接着性が良好であるばかりか、両者間の接
続部の段差形状が小さいので、確実に接続することがで
きる。 【0048】このように、薄膜トランジスタTFTのソ
ース電極SD1を、少なくとも、i型半導体層ASに沿
って形成されたバリア層としての第1導電膜d1と、こ
の第1導電膜d1の上部に形成された、第1導電膜に比
べて比抵抗値が小さく、かつ第1導電膜に比べて小さい
サイズの第2導電膜d2とで構成し、この第2導電膜d
2から露出する第1導電膜d1に透明画素電極ITOで
ある第3導電膜d3を接続することにより、薄膜トラン
ジスタTFTと透明画素電極ITOとを確実に接続する
ことができるので、点欠陥を低減することができる。し
かも、ソース電極SD1は、第1導電膜d1によるバリ
ア効果で、抵抗値の小さい第2導電膜d2(アルミニウ
ム膜)を用いることができるので、抵抗値を低減するこ
とができる。 【0049】ドレイン電極SD2は、映像信号線DLと
一体に構成されており、同一製造工程で形成されてい
る。ドレイン電極SD2は、映像信号線DLと交差する
列方向に突出したL字形状で構成されている。つまり、
画素の複数に分割された薄膜トランジスタTFT1〜T
FT3の夫々のドレイン電極SD2は、同一の映像信号
線DLに接続されている。 【0050】前記透明画素電極ITOは、各画素毎に設
けられており、液晶表示部の画素電極の一方を構成す
る。透明画素電極ITOは、画素の複数に分割された薄
膜トランジスタTFT1〜TFT3の夫々に対応して3
つの透明画素電極(分割透明画素電極)ITO1、IT
O2及びIT03に分割されている。透明画素電極IT
O1は、薄膜トランジスタTFT1のソース電極SD1
に接続されている。透明画素電極ITO2は、薄膜トラ
ンジスタTFT2のソース電極SD1に接続されてい
る。透明画素電極ITO3は、薄膜トランジスタTFT
3のソース電極SD1に接続されている。 【0051】透明画素電極ITO1〜ITO3の夫々
は、薄膜トランジスタTFFT1〜TFT3の夫々と同
様に、実質的に同一サイズで構成されている。透明画素
電極ITO1〜ITO3の夫々は、薄膜トランジスタT
FT1〜TFT3の夫々のi型半導体層ASを一体に構
成してあるので、L字形状で構成している。 【0052】このように、隣接する2本の走査信号線G
Lと隣接する2本の映像信号線DLとの交差領域内に配
置された画素の薄膜トランジスタTFTを複数の薄膜ト
ランジスタTFT1〜TFT3に分割し、この複数に分
割された薄膜トランジスタTFT1〜TFT3の夫々に
複数に分割した透明画素電極ITO1〜ITO3の夫々
を接続することにより、画素の分割された一部分(例え
ば、TFT1)が点欠陥になるだけで、画素の全体とし
ては点欠陥でなくなる(TFT2及びTFT3が点欠陥
でない)ので、画素それ自体の点欠陥を低減することが
できる。 【0053】また、前記画素の分割された一部の点欠陥
は、画素の全体の面積に比べて小さい(本参考例の場
合、画素の3分の1の面積)ので、前記点欠陥を見にく
くし、画素それ自体の点欠陥の認識を困難にすることが
きる。 【0054】また、前記画素の分割された透明画素電極
ITO1〜ITO3の夫々を実質的に同一サイズで構成
することにより、画素内の点欠陥の面積を均一にするこ
とができる。 【0055】また、前記画素の分割された透明画素電極
ITO1〜ITO3の夫々を実質的に同一サイズで構成
することにより、透明画素電極ITO1〜ITO3の夫
々の容量と、この透明画素電極ITO1〜ITO3の夫
々に付加されるゲート電極GTとの重ね合せで生じる容
量とを均一にすることができる。つまり、透明画素電極
ITO1〜ITO3の夫々の容量を均一にすることがで
きるので、液晶LDの液晶分子に直流成分が印加される
ことを防止し、液晶分子の劣化を防止することができ
る。 【0056】薄膜トランジスタTFT及び透明画素電極
ITO上には、保護膜PSV1が設けられている。保護
膜PSV1は、主に、薄膜トランジスタTFTを湿気等
から保護するために形成されており、透明性が高くしか
も耐湿性の良いものを使用する。保護膜PSV1は、例
えば、プラズマCVDで形成した酸化珪素膜や窒化珪素
膜で形成されており、8000[Å]程度の膜厚で形成
する。 【0057】薄膜トランジスタTFT上の保護膜PSV
1の上部には、外部光がチャネル形成領域として使用さ
れるi型半導体層ASに入射されないように、遮蔽膜L
Sが設けられている。図1に示すように、遮蔽膜LS
は、点線で囲まれた領域内に構成されている。遮蔽膜L
Sは、光に対する遮蔽性が高い、例えば、アルミニウム
膜やクロム膜等で形成されており、スパッタで1000
[Å]程度の膜厚に形成する。 【0058】薄膜トランジスタTFTは、ゲート電極G
Tに正のバイアスを印加すると、ソース−ドレイン間の
チャネル抵抗が小さくなり、バイアスを零にすると、チ
ャネル抵抗は大きくなるように構成されている。つま
り、薄膜トランジスタTFTは、透明画素電極ITOに
印加される電圧を制御するように構成されている。 【0059】液晶LCは、下部透明ガラス基板SUB1
と上部透明ガラス基板SUB2との間に形成された空間
内に、液晶分子の向きを設定する下部配向膜ORI1及
び上部配向膜ORI2に規定され、封入されている。 【0060】下部配向膜ORI1は、下部透明ガラス基
板SUB1側の保護膜PSV1の上部に形成される。 【0061】上部透明ガラス基板SUB2の内側(液晶
側)の表面には、カラーフィルタFIL、保護膜PSV
2、共通透明画素電極ITO及び前記上部配向膜ORI
2が順次積層して設けられている。 【0062】前記共通透明画素電極ITOは、下部透明
ガラス基板SUB1側に画素毎に設けられた透明画素電
極ITOに対向し、隣接する他の共通透明画素電極IT
Oと一体に構成されている。 【0063】カラーフィルタFILは、アクリル樹脂等
の樹脂材料で形成される染色基材に染料を着色して構成
されている。カラーフィルタFILは、画素に対向する
位置に各画素毎に構成され、染め分けられている。すな
わち、カラーフィルタFILは、画素と同様に、隣接す
る2本の走査信号線GLと隣接する2本の映像信号線D
Lとの交差領域内に構成されている。各画素は、カラー
フィルタFILの個々の所定色フィルタ内において、複
数に分割されている。 【0064】カラーフィルタFILは、次のように形成
することができる。まず、上部透明ガラス基板SUB2
の表面に染色基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で
赤色フィルタ形成領域以外の染色基材を除去する。この
後、染色基材を赤色染料で染め、固着処理を施し、赤色
フィルタRを形成する。次に、同様な工程を施すことに
よって、緑色フィルタG、青色フィルタBを順次形成す
る。 【0065】このように、カラーフィルタFILの各色
フィルタを各画素と対向する、交差領域内に形成するこ
とにより、カラーフィルタFILの各色フィルタ間に、
走査信号線GL、映像信号線DLの夫々が存在するの
で、それらの存在に相当する分、各画素とカラーフィル
タFILの各色フィルタとの位置合せ余裕寸法を確保す
る(位置合せマージンを大きくする)ことができる。さ
らに、カラーフィルタFILの各色フィルタを形成する
際に、異色フィルタ間の位置合せ余裕寸法を確保するこ
とができる。 【0066】すなわち、本参考例は、隣接する2本の走
査信号線GLと隣接する2本の映像信号線DLとの交差
領域内に画素を構成し、この画素を複数に分割し、この
画素に対向する位置にカラーフィルタFILの各色フィ
ルタを形成することにより、前述の点欠陥を低減するこ
とができると共に、各画素と各色フィルタとの位置合せ
余裕寸法を確保することができる。 【0067】保護膜PSV2は、前記カラーフィルタF
ILを異なる色に染め分けた染料が液晶LCに濡れるこ
とを防止するために設けられている。保護膜PSV2
は、例えば、アクリル樹脂,エポキシ樹脂等の透明樹脂
材料で形成されている。 【0068】この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板
SUB1側、上部透明ガラス基板SUB2側の夫々の層
を別々に形成し、その後、上下透明ガラス基板SUB1
及びSUB2を重ね合せ、両者間に液晶LCを封入する
ことによって組み立てられる。 【0069】前記液晶表示部の各画素は、図3に示すよ
うに、走査信号線GLが延在する方向と同一列方向に複
数配置され、画素列X1,X2,X3,X4,…の夫々を構
成している。各画素列X1,X2,X3,X4,…の夫々の
画素は、薄膜トランジスタTFT1〜TFT3及び透明
画素電極ITO1〜ITO3の配置位置を同一に構成し
ている。つまり、画素列X1,X3,…の夫々の画素は、
薄膜トランジスタTFT1〜TFT3の配置位置を左
側、透明画素電極ITO1〜ITO3の配置位置を右側
に構成している。画素列X1,X3,…の夫々の行方向の
次段の画素列X2,X4,…の夫々の画素は、画素列
1,X3,…の夫々の画素を前記映像信号線DLに対し
て線対称で配置した画素で構成されている。すなわち、
画素列X2,X4,…の夫々の画素は、薄膜トランジスタ
TFT1〜TFT3の配置位置を右側、透明画素電極I
TO1〜ITO3の配置位置を左側に構成している。そ
して、画素列X2,X4,…の夫々の画素は、画素列
1,X3,…の夫々の画素に対し、列方向に半画素間隔
移動させて(ずらして)配置されている。つまり、画素
列Xの各画素間隔を1.0(1.0ピッチ)とすると、
次段の画素列Xは、各画素間隔を1.0とし、前段の画
素列Xに対して列方向に0.5画素間隔(0.5ピッ
チ)ずれている。各画素間を行方向に延在する映像信号
線DLは、各画素列X間において、半画素間隔分(0.
5ピッチ分)列方向に延在するように構成されている。 【0070】このように、液晶表示部において、薄膜ト
ランジスタTFT及び透明画素電極ITOの配置位置が
同一の画素を列方向に複数配置して画素列Xを構成し、
画素列Xの次段の画素列Xを、前段の画素列Xの画素を
映像信号線DLに対して線対称で配置した画素で構成
し、次段の画素列を前段の画素列に対して半画素間隔移
動させて構成することにより、図7(画素とカラーフィ
ルタとを重ね合せた状態における要部平面図)で示すよ
うに、前段の画素列Xの所定色フィルタが形成された画
素(例えば、画素列X3の赤色フィルタRが形成された
画素)と次段の画素列Xの同一色フィルタが形成された
画素(例えば、画素列X4の赤色フィルタRが形成され
た画素)とを1.5画素間隔(1.5ピッチ)離隔する
ことができる。つまり、前段の画素列Xの画素は、最も
近傍の次段の画素列の同一色フィルタが形成された画素
と常時1.5画素間隔分離隔するように構成されてお
り、カラーフィルタFILはRGBの三角形配置構造を
構成できるようになっている。カラーフィルタFILの
RGBの三角形配置構造は、各色の混色を良くすること
ができるので、カラー画像の解像度を向上することがで
きる。 【0071】また、映像信号線DLは、各画素列X間に
おいて、半画素間隔分しか列方向に延在しないので、隣
接する映像信号線DLと交差しなくなる。したがって、
映像信号線DLの占有面積を低減し、又映像信号線DL
の多層配線構造を廃止することができる。 【0072】この液晶表示部の構成を回路的に示すと、
図9(液晶表示部の等価回路図)に示すようになる。図
9に示す、XiG,Xi+1G,…は、緑色フィルタG
が形成される画素に接続された映像信号線DLである。
XiB,Xi+1B,…は、青色フィルタBが形成され
る画素に接続された映像信号線DLである。Xi+1
R,Xi+2R,…は、赤色フィルタRが形成される画
素に接続された映像信号線DLである。これらの映像信
号線DLは、映像信号駆動回路で選択される。Yiは前
記図3及び図7に示す画素列X1を選択する走査信号線
GLである。同様に、Yi+1,Yi+2,…の夫々
は、画素列X2,X3の夫々を選択する走査信号線GLで
ある。これらの走査信号線GLは、垂直走査回路に接続
されている。 【0073】前記図2の中央部は一画素部分の断面を示
しているが、左側は透明ガラス基板SUB1及びSUB
2の左側縁部分で引出配線の存在する部分の断面を示し
ている。右側は、透明ガラス基板SUB1及びSUB2
の右側縁部分で引出配線の存在しない部分の断面を示し
ている。 【0074】図2の左側、右側の夫々に示すシール材S
Lは、液晶LCを封止するように構成されており、液晶
封入口(図示していない)を除く透明ガラス基板SUB
1及びSUB2の縁周囲全体に沿って形成されている。
シール材SLは、例えば、エポキシ樹脂で形成されてい
る。 【0075】前記上部透明ガラス基板SUB2側の共通
透明画素電極ITOは、少なくとも一個所において、銀
ペースト材SILによって、下部透明ガラス基板SUB
1側に形成された引出配線層に接続されている。この引
出配線層は、前述したゲート電極GT、ソース電極SD
1、ドレイン電極SD2の夫々と同一製造工程で形成さ
れる。 【0076】前記配向膜ORI1及びORI2、透明画
素電極ITO、共通透明画素電極ITO、保護膜PSV
1及びPSV2、絶縁膜GIの夫々の層は、シール材S
Lの内側に形成される。偏光板POLは、下部透明ガラ
ス基板SUB1、上部透明ガラス基板SUB2の夫々の
外側の表面に形成されている。 【0077】(実施例本実施例 は、参考例に示した前記液晶表示装置の液晶表
示部の各画素の開口率を向上した、本発明の実施例であ
る。 【0078】本発明の実施例である液晶表示装置の液晶
表示部の一画素を図8(要部平面図)に示す。 【0079】本実施例の液晶表示装置は、図8に示すよ
うに、液晶表示部の各画素内のi型半導体層ASを薄膜
トランジスタTFT1〜TFT3毎に分割して構成され
ている。つまり、画素の複数に分割された薄膜トランジ
スタTFT1〜TFT3の夫々は、独立したi型半導体
層ASの島領域で構成されている。 【0080】このように構成される画素は、映像信号線
DLの延在する行方向に、薄膜トランジスタTFT1〜
TFT3の夫々を均等に配置することができるので、薄
膜トランジスタTFT1〜TFT3の夫々に接続される
透明画素電極ITO1〜ITO3の夫々を方形状で構成
することができる。方形状で構成される透明画素電極I
TO1〜ITO3の夫々は、画素内において隣接する透
明画素電極ITO間の行方向における離隔面積を低減す
る(前記図1に斜線で示した領域に相当する面積を低減
する)ことができるので、面積(開口率)を向上するこ
とができる。 【0081】また、図8に符号Aを付けて点線で囲んで
示すように、透明画素電極ITO1〜ITO3の夫々の
形状を変化させる場合は、走査信号線GL又は映像信号
線DLに対して傾斜する角度を有する線(例えば、45
度の角度の線)で変化させる。つまり、透明画素電極I
TO1〜ITO3の夫々は、走査信号線GL又は映像信
号線DLと平行な線或は直交する線で形状を変化させた
場合に比べて、透明画素電極ITO間の離隔面積を低減
することができるので、開口率を向上することができ
る。 【0082】また、透明画素電極ITO1〜ITO3の
夫々は、薄膜トランジスタTFTと接続される側と反対
側において、行方向の次段の走査信号線GLと重ね合わ
されている。この走査信号線GLは、第1導電膜g1で
構成されている。重ね合わされた透明画素電極ITO1
〜ITO3の夫々と次段の走査信号線GLとは静電容量
素子を構成し、選択される画素の透明画素電極ITO1
〜ITO3の夫々は、印加される電位を確実に保持でき
るように構成されている。選択される画素の透明画素電
極ITO1〜ITO3の夫々には約25[V]の電位が
印加され、この時、次段の走査信号線GLは、非選択状
態であり、約−20[V]の電圧が印加されるように構
成されている。 【0083】前記重ね合わされる透明画素電極ITO1
〜ITO3の夫々と次段の走査信号線GLとの間の一部
には、前記ソース電極SD1と同様に、走査信号線GL
の段差形状を乗り越える際に透明画素電極ITOが断線
しないように、第1導電膜d1及び第2導電膜d2で構
成された島領域が設けられている。この島領域は、透明
画素電極ITOの面積(開口率)を低下しないように、
できる限り小さく構成する。 【0084】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。 【0085】例えば、本発明は、液晶表示装置の液晶表
示部の各画素を2分割或は4分割にすることができる。
ただし、画素の分割数があまり多くなると、開口率が低
下するので、上述のように、2〜4分割程度が妥当であ
る。 【0086】 【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 【0087】液晶表示装置の液晶表示部の画素の点欠陥
及び線欠陥を低減することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の参考例であるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素を示
す要部平面図である。 【図2】図1のII−II切断線で切った断面図である。 【図3】図1示す画素を複数配置した液晶表示部の要部
平面図である。 【図4】図1に示す画素のゲート電極GTと走査信号線
GLを示す平面図である。 【図5】図1に示す画素のゲート電極GTとi型半導体
層ASを示す平面図である。 【図6】図1に示す画素のソース電極SD1とドレイン
電極SD2が完成した状態における平面図である。 【図7】図3に示す画素とカラーフィルタとを重ね合せ
た状態における要部平面図である。 【図8】本発明の実施例であるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素を示
す要部平面図である。 【図9】本発明の参考例であるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部を示す等価回
路図である。 【符号の説明】 SUB…透明ガラス基板、GL…走査信号線、DL…映
像信号線、GI…絶縁膜、GT…ゲート電極、AS…i
型半導体層、SD…ソース電極又はドレイン電極、PS
V…保護膜、LS…遮光膜、LC…液晶、TFT…薄膜
トランジスタ、ITO…透明画素電極、g,d…導電
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎗田 克彦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所 茂原工場内 (72)発明者 松本 伸二 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所 茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭61−29820(JP,A) 特開 昭61−93488(JP,A) 特開 昭62−152157(JP,A) 特開 昭62−204568(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.隣接する2本の走査信号線と隣接する2本の映像信
    号線との交差領域内に、薄膜トランジスタ及び画素電極
    で構成された画素を有し、 前記薄膜トランジスタは、前記2本の走査信号線のうち
    一方の走査信号線と電気的に接続されるゲート電極と、
    該ゲート電極上に設けられたゲート絶縁膜と、該ゲート
    絶縁膜上に設けられた半導体層と、該半導体層にそれぞ
    れ電気的に接続されたソース電極及びドレイン電極とか
    らなり、前記ソース電極及びドレイン電極の一方は画素
    電極に接続され、他方は前記2本の映像信号線のうちの
    一方の映像信号線に電気的に接続される液晶表示装置で
    あって、 前記走査信号線はアルミニウムと異なる金属からなる第
    1導電膜とアルミニウムからなる第2導電膜の積層膜か
    らなるとともに、前記ゲート電極は前記第1導電膜と同
    一の導電膜からなる単層膜で形成され、 前記2本の走査信号線のうちの一方の走査信号線で選択
    される前記画素の画素電極を一方の電極とし、前記2本
    の走査信号線のうちの他方の走査信号線に電気的接続
    される前記第1導電膜と同一の導電膜からなる単層膜を
    他方の電極とし、前記一方の電極と前記他方の電極間
    誘電体膜介在させた保持容量素子を構成し、該保持容量素子の 一方の電極が平面的に他方の電極によ
    り形成される段差を乗り越える領域に第3の導電膜を設
    けることを特徴とする液晶表示装置。 2.前記第2導電膜は、少なくとも前記映像信号線との
    交差部分において、前記第1導電膜よりも幅が小さいこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の液晶表示装
    置。 3.前記第3の導電膜は前記映像信号線と同一導電層で
    構成されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    及び第2項記載の液晶表示装置。
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