JP3124025B2 - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP3124025B2 JP32643790A JP32643790A JP3124025B2 JP 3124025 B2 JP3124025 B2 JP 3124025B2 JP 32643790 A JP32643790 A JP 32643790A JP 32643790 A JP32643790 A JP 32643790A JP 3124025 B2 JP3124025 B2 JP 3124025B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は液晶表示装置に係わり、特にアクティブマト
リクス型の装置に関する。
(従来の技術) 従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置とし
て、「日経エレクトロニクス1984年9月10日号、p.211
−240」に掲載されたものがあり、その構成を第9図に
示す。これは、マトリクス状に配置された各画素電極毎
の構成を示したものである。縦方向に信号線108、横方
向に走査線124が配線されている。半導体薄膜122に形成
された薄膜トランジスタ(以下、TFTと称する)123のゲ
ート105に走査線124が接続され、ソース101には信号線1
08が接続され、さらにドレイン103には画素電極107が接
続されている。そして、走査線124により走査されたTFT
123のソースに信号線108より送られてきた映像信号が入
力され、その出力電圧が画素電極107に印加される。こ
こで、TFT123のソース101と信号線108、ドレイン103と
画素電極107との接続は、それぞれコンタクトホール121
a、121bにおいてなされている。そして、TFT123や信号
線108、走査線124が形成されていない領域は光が透過す
る開孔部116となっている。
この第9図におけるA−A線に沿う縦断面を、第10図
に示す。TFT基板100と対向基板115とが対向しており、
その間に液晶111が挟持されている。TFT基板100の表面
上の半導体薄膜中に、ソース101、チャネル102及びドレ
イン103が形成され、ゲート絶縁膜104上にゲート電極10
5が形成されTFT部123を構成している。コンタクトホー
ル121a,121bを有する層間絶縁膜106が表面全体に形成さ
れ、その上に画素電極107及び信号線108が形成されてい
る。この画素電極107と信号線108の表面には、パッシベ
ーション膜909と液晶111に方向性を与える配向膜110が
順に形成されている。
一方、対向基板115の表面には、開孔部116が除去され
た遮光膜114が形成され、その表面に対向電極113及び配
向膜112が順に形成されている。
ここでパッシベーション膜909は、TFT部123に湿気等
の不純物が注入されて特性が変化するのを防ぐため、あ
るいは液晶111に配向処理を施す場合や液晶パネルを組
み立てるときの物理的な保護という本来の役割の他に、
液晶111に直流電圧が印加されて劣化するのを防止する
ため、あるいは信号線108と画素電極107との間で液晶11
1を介してリーク電流が流れるのを防止する役割を合せ
持っている。
さらに、信号線108と画素電極107の容量結合によって
クロストークや上下むらが生じたり、信号線108やTFT部
123からの電界によって近くの液晶111の配向が部分的に
乱れ、コントラスト比の低下や残像を生じたり、あるい
は信号線108と対向電極114間の直流電圧によって信号線
108の周囲から劣化していくという現象を防止するに
は、パッシベーション膜909の膜厚を十分に厚くする必
要がある。
ところがパッシベーション膜909の膜厚が厚くなる
と、画素電極107から液晶111に印加される映像信号の振
幅が小さくなるという問題があった。
(発明が解決しようとする課題) このように従来は、液晶の劣化防止等のパッシベーシ
ョン膜として果たすべき機能と、液晶111に印加する映
像信号の振幅を大きくとるという要求を同時に満たすこ
とはできなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、これ
らの相反する要求を同時に満たすことのできる液晶表示
装置を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明の液晶表示装置は、一対の基板の一方の基板上
に、走査線及び信号線と、走査線及び信号線にそれぞれ
接続されたTFTと、TFTに接続された画素電極と、TFT及
び画素電極上に形成された絶縁膜とを有し、一対の基板
の他方の基板上に、開口部が形成された遮光膜を有し、
一対の基板の間に液晶が挟持されてなる液晶表示装置で
あって、絶縁膜は、TFTと走査線と信号線とを覆うよう
に遮光膜に対応する領域は厚く、開口部に対応する領域
は薄く形成されてなることを特徴としている。
(作 用) 絶縁膜の膜厚が、開口部に対応する領域が遮光膜に対
応する領域よりも薄く形成されているため、画素電極か
ら液晶に印加される信号の振幅が大きくなる。また、絶
縁膜のうち遮光膜に対応する領域は厚く形成されてい
る。従って、この領域に形成されているTFTが物理的に
保護される。さらに、この領域における液晶への直流電
圧の印加による劣化、あるいは信号線と画素電極との間
に液晶を介して流れるリーク電流の発生、信号線と画素
電極との容量結合によるクロストークや上下むらの発
生、信号線やTFTからの電界による液晶の配向の乱れか
らくるコントラスト比の低下や残像が防止される。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。第1図に、第1の実施例による液晶表示装置の縦
断面を示す。第10図に示された従来の装置では、パッシ
ベーション膜909の膜厚は均一であったが、本実施例で
は領域によって異なっている。
開孔部116より入射した光が通過する領域では、パッ
シベーション膜109の膜厚が薄く、信号線108やTFT部123
が存在する他の領域では相対的に厚く形成されている。
これにより、TFT部123の物理的な保護や、信号線108あ
るいはTFT部123から十分に遠ざけて液晶111の劣化を防
止することができると共に、液晶111に印加すべき映像
信号の振幅を大きくすることが可能となり、相反する要
求を同時に満たすことができる。ここで、第10図に示さ
れた従来の装置と同一の構成要素については、同一の番
号を付して説明を省略する。
パッシベーション膜109の膜厚は、部分エッチングに
より領域に応じて変えることができる。あるいは第2図
に示された第2の実施例のように、全領域にパッシベー
ション膜209aを先ず形成し、その上に開孔部116以外の
領域にのみパッシベーション膜209bをさらに形成するこ
とによって二層化し、膜厚を変えることもできる。この
実施例のように二層化しエッチング条件を変えること
で、パターニングの制御を精度良く行うことができる。
第3図に示された第3の実施例では、この第2の実施
例とは逆に開孔部116以外の領域にのみパッシベーショ
ン膜309aを先ず形成し、その表面全体にパッシベーショ
ン膜309bを形成している。この場合にパッシベーション
膜309aの膜厚を、パッシベーション膜309bよりも厚くす
るなど、プロセス上の制限によって任意に変えることが
できる。
次に第4の実施例の縦断面構造を第4図に示す。この
実施例では、層間絶縁膜が406aと406bの二段構成になっ
ている。このうち層間絶縁膜406bは信号線108とTFT部12
3の表面を覆っており、パッシベーション膜409と共にパ
ッシベーション膜としての機能を果たしている。即ち、
層間絶縁膜406bとパッシベーション膜409とが信号線108
及びTFT部123と液晶111との間に介在し、信号線108と対
向電極114間の直流電圧等によって液晶111が劣化するの
を防止している。さらにこの第4の実施例によれば、信
号線108と画素電極107とが異なる層に形成されているた
め、両者を接近しても短絡のおそれがなく、開孔部116
を大きくとることができるという他の実施例にはない長
所を有する。
TFTを用いた液晶ディスプレイでは、TFTがオフする瞬
間にオフセット電圧が生じて画面のちらつき等の悪影響
を及ぼすのを防止するため、液晶111と並列に保持容量
を設けることがある。このような保持容量を有する第5
の実施例による液晶表示装置の平面構造を、第5図に示
す。前述の実施例と同様に、画素電極107の一角の半導
体薄膜604中にソース電極607、ゲート電極502及びドレ
イン電極608を有するTFTが形成され、他の一角に保持容
量部506が形成されている。
この第5図におけるB−B線に沿う縦断図を示したの
が第6図である。図中左側にTFT部610が右側に保持容量
部507がそれぞれ位置している。TFT基板100上にゲート
電極502が形成され、その表面全体にゲート絶縁膜603が
形成されており、さらにその表面に半導体薄膜604と不
純物イオンを注入された不純物半導体薄膜501が順に形
成されている。この不純物半導体薄膜501をコンタクト
として、それぞれ図示されていない信号線に接続された
ソース電極607と、画素電極609に接続されたドレイン電
極608が形成されている。
また保持容量部507には、ゲート絶縁膜603上に半導体
薄膜611、不純物半導体薄膜612、さらに画素電極609に
接続された電極613が形成されている。このTFT610と保
持容量507を除いた領域が、遮光層114が除去されている
開孔部116となっている。
この第5の実施例では、TFT部610と保持容量部507が
形成された領域上にのみパッシベーション膜609が先ず
形成され、その表面全体にパッシベーション膜610が形
成されている。このように第5の実施例でも同様に、開
孔部116から入射した光が通過する領域のパッシベーシ
ョン膜の膜厚のみ薄く、他の領域は相対的に厚くなって
いる。
本発明は、全てのアクティブマトリクス型液晶表示装
置に適用が可能であり、三端子素子であるTFTには、多
結晶シリコン、非晶質シリコン、あるいはカドミウム・
セレン(Cd Se)等の種類のものを用いることができ
る。また三端子に限らず、二端子の薄膜非線形素子を用
いた装置に対しても適用することができ、この場合にも
絶縁膜系ダイオードや非晶質シリコン系ダイオード等の
いずれも用いることができる。
第7図は第6の実施例として、薄膜非線形素子を用い
た装置の平面を示したものである。画素電極704のうち
開孔部703を除いた下方中央部に、半導体薄膜により薄
膜非線形素子702が形成されている。この第7図のC−
C線に沿う縦断面は第8図のようであり、アクティブ基
板700上の中央に、走査線701に接続された薄膜非線形素
子702が形成されており、その両端は画素電極704に接続
されている。開孔部703の領域にのみパッシベーション
膜805が形成され、さらに表面全体にパッシベーション
膜806が形成されている。
対向基板115の表面には、開孔部703以外に遮光膜812
が形成され、その表面全体にはカラー化のためにカラー
フィルタ層813が形成されている。そして信号電極808が
各画素電極704毎に対応して形成され、その表面を配向
膜807が覆っている。
このように第6の実施例も、開孔部703から入射した
光が通過する領域にはパッシベーション膜805のみが形
成され、他の領域にはパッシベーション膜804及び805が
形成されており、開孔部703の膜厚のみ薄くなってい
る。
上述したように、本発明は全てのアクティブマトリク
ス型液晶表示装置に適用が可能であり、いずれにおいて
も同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、絶縁膜の膜厚
が、開口部に対応する領域は薄く形成されているため、
画素電極から液晶に印加される信号の振幅を大きくする
ことできる。さらに、遮光膜に対応する領域は厚く形成
されているので、TFT、走査線、信号線の物理的保護が
可能であるとともに、液晶の劣化、信号線と画素電極と
の間のリーク電流の防止、クロストークや上下むら、コ
ントラスト比の低下や残像の防止を有効に防止すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例による液晶表示装置の構
成を示した縦断面図、第2図は本発明の第2の実施例に
よる液晶表示装置の構成を示した縦断面図、第3図は本
発明の第3の実施例による液晶表示装置の構成を示した
縦断面図、第4図は本発明の第4の実施例による液晶表
示装置の構成を示した縦断面図、第5図は本発明の第5
の実施例による液晶表示装置の構成を示した平面図、第
6図は第5図のB−B線に沿う縦断面を示す断面図、第
7図は本発明の第6の実施例による液晶表示装置の構成
を示した平面図、第8図は第7図のC−C線に沿う縦断
面を示した断面図、第9図は従来の液晶表示装置の構成
を示した平面図、第10図は第9図のA−A線に沿う縦断
面を示した断面図である。 101……ソース、102……チャネル、103……ドレイン、1
04,603……ゲート絶縁膜、105,502……ゲート、106,406
a,406b……層間絶縁膜、107,704……画素電極、108……
信号線、109,209a,209b,309a,309b,409,609,610,804,80
5……パッシベーション膜、110,112,806,807……配向
膜、111……液晶、113……対向電極、114,812……遮光
膜、115……対向基板、116,703……開孔部、117,610…
…TFT部、501……不純物半導体薄膜、505……走査線、5
06,507,507……保持容量部、604……半導体薄膜、605…
…不純物半導体薄膜、607……ソース電極、608……ドレ
イン電極、701……走査線、702……薄膜非線形素子、80
8……信号電極、813……カラーフィルタ層。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−296124(JP,A) 特開 昭62−296125(JP,A) 特開 昭63−53521(JP,A) 特開 昭63−179325(JP,A) 特開 平1−239524(JP,A) 特開 平3−269521(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/136 H01L 27/12 H01L 29/78

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の基板の一方の基板上に、走査線及び
    信号線と、前記走査線及び前記信号線にそれぞれ接続さ
    れた薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続
    された画素電極と、前記薄膜トランジスタ及び前記画素
    電極上に形成された絶縁膜とを有し、前記一対の基板の
    他方の基板上に、開口部が形成された遮光膜を有し、前
    記一対の基板の間に液晶が挟持されてなる液晶表示装置
    であって、 前記絶縁膜は、前記薄膜トランジスタと前記走査線と前
    記信号線とを覆うように前記遮光膜に対応する領域は厚
    く、前記開口部に対応する領域は薄く形成されてなるこ
    とを特徴とする液晶表示装置。
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CN103219389B (zh) * 2013-03-21 2016-03-16 京东方科技集团股份有限公司 一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置

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