JP2950737B2 - アクティブマトリクス基板及びその製造方法 - Google Patents

アクティブマトリクス基板及びその製造方法

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JP2950737B2 JP25573894A JP25573894A JP2950737B2 JP 2950737 B2 JP2950737 B2 JP 2950737B2 JP 25573894 A JP25573894 A JP 25573894A JP 25573894 A JP25573894 A JP 25573894A JP 2950737 B2 JP2950737 B2 JP 2950737B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置を構成す
るための非線形素子、特に薄膜トランジスタ(以下「T
FT」という)を形成したアクティブマトリクス基板及
びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置においては、高品位な画像
を得るためにTFTやMIM(金属−絶縁膜−金属)な
どを用いたアクティブマトリクス基板が使用されてい
る。
【0003】図5に、従来のTFTを用いたアクティブ
マトリックス基板の平面図を示し、図6に、このアクテ
ィブマトリックス基板を用いて構成した液晶表示素子に
おいて、図5のIII−IIIの位置に対応する断面を示す。
【0004】図5に示すように、ガラス基板1の上に
は、行配線2と列配線3とが交差するそれぞれの位置に
非線形素子であるTFT4が形成されており、TFT4
のゲート電極は行配線2に、ソース電極4bは列配線3
にそれぞれ接続されている。また、ガラス基板1の上に
は、液晶に電圧を印加するためのITOからなる透明表
示電極5が形成されており、この透明表示電極5はTF
T4のドレイン電極4aに接続されている。
【0005】図6に示すように、液晶表示装置は、通
常、このアクティブマトリクス基板Cと、赤、緑、青の
カラーフィルタ6a及び透明電極6bが形成された対向
基板6との間に液晶7を挟持し、アクティブマトリクス
基板Cの裏側にバックライトを配設した構成となってい
る。画像はバックライトの光が液晶7、カラーフィルタ
6aを透過して表示されるが、アクティブマトリクス基
板Cの透明表示電極5と列配線3又は行配線2との間隙
を透過した光は画像のコントラスト比を低下させるた
め、各カラーフィルタ6aの間隙には、通常、透明表示
電極5、5間の透過光を遮光するためのCrからなるブ
ラックストライプ8が形成されている。
【0006】しかし、ブラックストライプ8が形成され
た対向基板6をアクティブマトリクス基板Cと対向させ
て液晶表示装置を構成する場合、ブラックストライプ8
と透明表示電極5とを精度よく整合させることは容易で
ない。そこで、整合精度が悪い場合でも透明表示電極
5、5間の透過光を遮光することができるようにブラッ
クストライプ8の幅を十分広くする必要がある。例え
ば、整合精度が±5μmの場合には、ブラックストライ
プ8の幅を、配線の幅に配線の両側の透明表示電極5と
間に存在する間隙の幅を加えたものよりも、マージンと
してさらに10μm広くする必要がある。
【0007】ところで、ツイストネマティック液晶を用
いて液晶に電圧を印加したときに黒を表示する、いわゆ
るノーマリホワイトモードの表示モードの場合には、透
明表示電極5に電圧が供給されているとき、すなわち黒
を表示している状態のときに、透明表示電極5と行配線
2との間、又は透明表示電極5と列配線3との間に電界
が発生し、その部分だけ液晶の配向方向が他と異なって
しまう。その結果、その境界部分において配向が乱れ
(ディスクリネーション)、境界線のところで黒表示の
中に光が洩れ、コントラスト比を低下させてしまう。こ
のディスクリネーションは、通常、行配線2又は列配線
3に沿って透明表示電極5の端から3μm程度内側の透
明表示電極5の上に発生するため、これによる光洩れを
遮光するためにはブラックストライプ8の幅を前記した
幅よりもマージンとしてさらに3μm広くする必要があ
る。尚、ディスクリネーションの発生する位置は、液晶
配向処理の方向と関係があり、行配線2、列配線3の各
片側に沿った位置のみに発生する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように、
アクティブマトリクス基板Cと対向基板6との整合精度
が悪い場合の透明表示電極5、5間の透過光を遮光した
り、ディスクリネーションによる光洩れを遮光するため
にブラックストライプ8の幅を広くすると、対向基板6
のうちバックライトの光が透過する部分の面積の比率
(開口率)が小さくなる。その結果、バックライトの光
量を一定にした場合に、表示画像の輝度が低下するとい
った問題点がある。
【0009】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、簡便な構成でリバースチルトによる光抜け
を防止して表示不良を抑制し、ブラックストライプの幅
を減少させて開口率を向上させることのできるアクティ
ブマトリクス基板及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るアクティブマトリクス基板の構成は、
透明絶縁基板上に、複数本の行配線と、複数本の列配線
と、これらの配線から信号が供給されるように接続され
た非線形素子と、前記非線形素子に接続された透明表示
電極とを備えたアクティブマトリクス基板であって、前
記透明表示電極の周囲のみに重なるように前記行配線又
は列配線と同一の材料からなる遮光層を設けたことを特
徴とする。
【0011】また、本発明に係るアクティブマトリクス
基板の製造方法の構成は、透明絶縁基板上に、複数本の
行配線と、複数本の列配線と、これらの配線から信号が
供給されるように接続された非線形素子と、前記非線形
素子に接続された透明表示電極とを備えたアクティブマ
トリクス基板の製造方法であって、前記透明絶縁基板上
前記行配線又は列配線を形成する工程において前記行
配線又は列配線と同一の材料で前記透明表示電極の周囲
のみに重なるように遮光層を形成することを特徴とす
る。
【0012】
【作用】前記本発明の構成によれば、フォトリソグラフ
ィーの技術を用いて、透明表示電極の周囲への遮光層を
±2μm以内で容易に形成することができるために、ア
クティブマトリクス基板と対向基板の整合精度のマージ
ンを加えたブラックストライプの幅以内でディスクリネ
ーションによる光洩れを遮光することができる。その結
果、ディスクリネーションによる光洩れを遮光するため
にブラックストライプの幅に加えるマージンが不要とな
るので、その分だけ開口率を向上させることができる。
また、遮光層は透明表示電極の周囲のみに設けられてい
るので、遮光層と行配線又は列配線との間に浮遊容量が
生じることはなく、その結果、非線形素子の動作に影響
を及ぼすこともない。
【0013】また、遮光層が行配線又は列配線と同一の
材料からなることにより、行配線又は列配線を形成する
工程で遮光層を同時に形成することができるので、アク
ティブマトリクス基板の製造工程が増加することはな
い。
【0014】また、前記本発明方法の構成によれば、透
明絶縁基板上に行配線又は列配線を形成する工程におい
て前記行配線又は列配線と同一の材料で透明表示電極の
周囲のみに重なるように遮光層を形成するものであるた
め、アクティブマトリクス基板の製造工程が増加するこ
とはない。
【0015】
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 <第1の実施例>図1は本発明に係るアクティブマトリ
クス基板の一実施例を示す平面図である。図1に示すよ
うに、ガラス基板1の上には、行配線2と列配線3とが
交差するそれぞれの位置に非線形素子であるTFT4が
形成されており、TFT4のゲート電極は行配線2に、
ソース電極は列配線にそれぞれ接続されている。また、
ガラス基板1の上には、液晶に電圧を印加するための透
明表示電極5が形成されており、この透明表示電極5は
TFT4のドレイン電極4aに接続されている。そし
て、ドレイン電極4aを透明表示電極5の周囲に延長す
ることにより遮光層9が形成されている。この遮光層9
は、透明表示電極5に対して±2μmの合わせ精度で形
成されること、及びディスクリネーションの境界線が透
明表示電極5の端部から3μm内側のところに発生する
ことを考慮して、その幅が5μmに設定されている。
【0016】以下、このアクティブマトリクス基板の製
造方法について説明する。まず、ガラスなどの透明絶縁
基板1の上に、行配線2及びゲート電極となるCr、T
a、Alなどの金属を成膜し、フォトリソグラフィー技
術により所望のパターンに形成する。次いで、TFT4
の主材料である窒化シリコン(SiNx )等のゲート絶
縁体層、アモルファスシリコン(a−Si)半導体層、
及びソース、ドレイン電極−半導体層間でオーミック接
触を得るためのn+ −a−Siからなるオーミックコン
タクト層をプラズマCVD法により連続成膜し、TFT
4を形成する箇所以外のa−Si半導体層及びオーミッ
クコンタクト層をフォトリソグラフィー技術によりエッ
チング除去する。次いで、酸化インジウムズズ(IT
O)を成膜し、フォトリソグラフィー技術により透明表
示電極5を形成する。次いで、チタン(Ti)、アルミ
ニウム(Al)などの金属を順に成膜し、フォトリソグ
ラフィー技術により列配線3、ソース電極、ドレイン電
極4a及び遮光層9を形成する。このように、遮光層9
を列配線3と同一の工程で形成するようにしたので、従
来と同じ工程数でアクティブマトリクス基板を製造する
ことができる。そして最後に、TFT4のチャンネル部
上のn+ −a−Si層を除去すれば、上記の構成を有す
るアクティブマトリクス基板Aが完成する。
【0017】上記のアクティブマトリクス基板Aを用い
て構成した液晶表示装置において、図1のI−Iの位置
に対応する断面を図2に示す。図2に示すように、アク
ティブマトリクス基板Aと、赤、緑、青のカラーフィル
タ6a及び透明電極6bが形成された対向基板6との間
には液晶7が挟持されている。また、対向基板6には、
各カラーフィルタ6aの間隙に透明表示電極5、5間の
透過光を遮光するためのCrからなるブラックストライ
プ8が形成されている。また、アクティブマトリクス基
板Aの裏側にバックライト(図示せず)が配設されてい
る。
【0018】この液晶表示装置を製造する際のアクティ
ブマトリクス基板Aと対向基板6の整合精度は±5μm
であった。尚、図2は整合精度の中心で製造された場合
の状態を示している。図2に示すように、対向基板6の
ブラックストライプ8の左右の端部は、それぞれ透明表
示電極5の端部から内側に5μmだけ入り込んだ位置に
存している。従って、例えば、対向基板6がアクティブ
マトリクス基板Aに対して左側に5μmずれた場合で
も、透明表示電極5と列配線3との間隙の透過光は対向
基板6のブラックストライプ8によって遮光され、ま
た、ディスクリネーションによる光洩れはアクティブマ
トリクス基板Aの透明表示電極5の上に形成された遮光
層9によって遮光される。このため、コントラスト比の
低下等の表示画像の劣化は発生しない。しかも、ブラッ
クストライプ8の全体の幅は、図6に示す従来の液晶表
示装置のブラックストライプの幅よりも3μm小さい。
従って、その分だけ開口率が増加し、結果的に表示画像
の輝度を向上させることができる。また、遮光層9は透
明表示電極5の周囲のみに設けられているので、遮光層
9と行配線2又は列配線3との間に浮遊容量が生じるこ
とはなく、その結果、非線形素子であるTFT4の動作
に影響を及ぼすことはない。
【0019】尚、本実施例においては、遮光層9を列配
線3と同一の材料で形成しているが、必ずしも同一の材
料で形成する必要はない。 <第2の実施例>図3は本発明に係るアクティブマトリ
クス基板の他の実施例を示す平面図である。図3に示す
ように、ガラス基板1の上には、行配線2と列配線3と
が交差するそれぞれの位置に非線形素子であるTFT4
が形成されており、TFT4のゲート電極は行配線2
に、ソース電極は列配線3にそれぞれ接続されている。
また、ガラス基板1の上には、液晶に電圧を印加するた
めの透明表示電極5が形成されており、この透明表示電
極5はTFT4のドレイン電極4aに接続されている。
そして、行配線2と同一材料の金属を透明表示電極5の
周囲に形成することにより遮光層9が形成されている。
この遮光層9は、透明表示電極5に対して±2μmの合
わせ精度で形成されること、及びディスクリネーション
の境界線が透明表示電極5の端部から3μm内側の箇所
に発生することを考慮して、その幅が5μmに設定され
ている。
【0020】以下、このアクティブマトリクス基板の製
造方法について説明する。まず、ガラスなどの透明絶縁
基板1の上に行配線2及びゲート電極となるCr、T
a、Alなどの金属を成膜し、フォトリソグラフィー技
術により行配線2、ゲート電極及び遮光層9を同時に形
成する。このように、遮光層9を行配線2と同一の工程
で形成するようにしたので、従来と同じ工程数でアクテ
ィブマトリクス基板を製造することができる。次いで、
TFT4の主材料である窒化シリコン(SiNx)等の
ゲート絶縁体層、アモルファスシリコン(a−Si)半
導体層、及びソース、ドレイン電極−半導体層間でオー
ミック接触を得るためのn+ −a−Siからなるオーミ
ックコンタクト層をプラズマCVD法により連続成膜
し、TFT4を形成する箇所以外のa−Si半導体層及
びオーミックコンタクト層をフォトリソグラフィー技術
によりエッチング除去する。次いで、酸化インジウムズ
ズ(ITO)を成膜し、フォトリソグラフィー技術によ
り透明表示電極5を形成する。次いで、ソース電極、ド
レイン電極となるチタン(Ti)及びアルミニウム(A
l)の2層構造の金属やTaなどの金属を成膜し、フォ
トリソグラフィー技術により所望のパターンを形成す
る。そして最後に、TFT4のチャンネル部上のn +
a−Si層を除去すれば、上記構成を有するアクティブ
マトリクス基板が完成する。
【0021】上記のアクティブマトリクス基板を用いて
構成した液晶表示装置において、図3のII−IIの位置に
対応する断面を図4に示す。図4に示すように、アクテ
ィブマトリクス基板Bと、赤、緑、青のカラーフィルタ
6a及び透明電極6bが形成された対向基板6との間に
は液晶7が挟持されている。また、対向基板6には、各
カラーフィルタ6aの間隙に透明表示電極5、5間の透
過光を遮光するためのCrからなるブラックストライプ
8が形成されている。また、アクティブマトリクス基板
Bの裏側にバックライト(図示せず)が配設されてい
る。
【0022】この液晶表示装置を製造する際のアクティ
ブマトリクス基板Bと対向基板6の整合精度は±5μm
であった。尚、図4は整合精度の中心で製造された場合
の状態を示している。図4に示すように、対向基板6の
ブラックストライプ8の左右の端部は、それぞれ透明表
示電極5の端部から内側に5μmだけ入り込んだ位置に
存している。従って、この場合にも、上記第1の実施例
の場合と同様の効果を得ることができた。
【0023】尚、本実施例においては、遮光層9を行配
線2と同一の材料で形成しているが、必ずしも同一の材
料で形成する必要はない。また、上記第1及び第2の実
施例においては、非線形素子としてTFTを用いた場合
を例に挙げて説明しているが、必ずしもこの構成に限定
されるものではない。本発明は、例えば、MIMやダイ
オードを用いたアクティブマトリクス基板に適用するこ
ともできる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るアク
ティブマトリクス基板によれば、フォトリソグラフィー
の技術を用いて、透明表示電極の周囲への遮光層を±2
μm以内で容易に形成することができるために、アクテ
ィブマトリクス基板と対向基板の整合精度のマージンを
加えたブラックストライプの幅以内でディスクリネーシ
ョンによる光洩れを遮光することができる。その結果、
ディスクリネーションによる光洩れを遮光するためにブ
ラックストライプの幅に加えるマージンが不要となるの
で、その分だけ開口率を向上させることができる。ま
た、遮光層は透明表示電極の周囲のみに設けられている
ので、遮光層と行配線又は列配線との間に浮遊容量が生
じることはなく、その結果、非線形素子の動作に影響を
及ぼすこともない。
【0025】また、遮光層が行配線又は列配線と同一の
材料からなることにより、行配線又は列配線を形成する
工程で同時に遮光層を形成することができるので、アク
ティブマトリクス基板の製造工程が増加することはな
い。
【0026】また、本発明に係るアクティブマトリクス
基板の製造方法によれば、透明絶縁基板上に行配線又は
列配線を形成する工程において前記行配線又は列配線と
同一の材料で透明表示電極の周囲のみに重なるように遮
光層を形成するものであるため、アクティブマトリクス
基板の製造工程が増加することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアクティブマトリクス基板の一実
施例を示す平面図である。
【図2】本発明に係るアクティブマトリクス基板の一実
施例を用いて構成した液晶表示装置の断面図である。
【図3】本発明に係るアクティブマトリクス基板の他の
実施例を示す平面図である。
【図4】本発明に係るアクティブマトリクス基板の他の
実施例を用いて構成した液晶表示装置の断面図である。
【図5】従来技術におけるアクティブマトリクス基板の
平面図である。
【図6】従来技術におけるアクティブマトリクス基板を
用いて構成した液晶表示装置の断面図である。
【符号の説明】
A、B アクティブマトリクス基板 1 ガラス基板 2 行配線 3 列配線 4 薄膜トランジスタ(TFT) 5 透明表示電極 6 対向基板 6a カラーフィルタ 6b 透明電極 7 液晶 8 ブラックストライプ 9 遮光層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−216054(JP,A) 特開 平1−227126(JP,A) 特開 平1−280724(JP,A) 特開 平2−236529(JP,A) 特開 平7−152023(JP,A) 実開 昭61−106923(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/136 500 G02F 1/1335 500 G02F 1/1345

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明絶縁基板上に、複数本の行配線と、
    複数本の列配線と、これらの配線から信号が供給される
    ように接続された非線形素子と、前記非線形素子に接続
    された透明表示電極とを備えたアクティブマトリクス基
    板であって、前記透明表示電極の周囲のみに重なるよう
    前記行配線又は列配線と同一の材料からなる遮光層を
    設けたことを特徴とするアクティブマトリクス基板
  2. 【請求項2】 透明絶縁基板上に、複数本の行配線と、
    複数本の列配線と、これらの配線から信号が供給される
    ように接続された非線形素子と、前記非線形素子に接続
    された透明表示電極とを備えたアクティブマトリクス基
    板の製造方法であって、前記透明絶縁基板上に前記行配
    線又は列配線を形成する工程において前記行配線又は列
    配線と同一の材料で前記透明表示電極の周囲のみに重な
    るように遮光層を形成することを特徴とするアクティブ
    マトリクス基板の製造方法
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