JP3269480B2 - 透過型液晶表示装置 - Google Patents

透過型液晶表示装置

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JP3269480B2
JP3269480B2 JP06046699A JP6046699A JP3269480B2 JP 3269480 B2 JP3269480 B2 JP 3269480B2 JP 06046699 A JP06046699 A JP 06046699A JP 6046699 A JP6046699 A JP 6046699A JP 3269480 B2 JP3269480 B2 JP 3269480B2
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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、透過型液晶表示装
置のアクティブマトリクス基板の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】代表的な液晶表示装置においては、画像
信号を供給するデータ線および走査信号を伝達するゲー
ト線が格子状に配置されて、各画素領域が区画形成され
た一方側の透明基板と、共通電極が形成された他方側の
透明基板との間に液晶が封入されており、共通電極と各
画素領域の画素電極との間に印加される電位を制御し
て、画素領域毎の液晶の配向状態を変えるようになって
いる。このような液晶表示装置においては、その画素毎
の表示の精彩度を高めるために、共通電極が形成された
他方側の透明基板に画素領域間の境界領域に対応して遮
光性のブラックマトリクスが形成されており、この画素
領域間の境界領域にブラックマトリクスが位置するよう
に2枚の透明基板を対向させている。ここで、各画素領
域間の境界領域とブラックマトリクスとの間に位置ずれ
が発生していると、表示の品質が低下してしまうため、
ブラックマトリクスの幅にマージンをもたせて、上述の
位置ずれが発生することを防止している。ブラックマト
リクスの幅をマージンをもつように広げておくことは、
画素領域における開口率(表示可能な領域の面積比)の
低下を招来し、表示品質の向上を妨げるという問題点が
ある。そこで、マトリクスアレイが形成された透明基板
の側にブラックマトリクスを形成しておくことによっ
て、画素領域間の境界領域とブラックマトリクスの位置
ずれを防止し、ブラックマトリクスの幅を必要最小限の
幅に設定可能とすることが提案されている。
【0003】図4は、ブラックマトリクスを有したマト
リクスアレイの一画素領域を示す平面図であり、図5
は、そのB−b断面図である。透明基板9の表面側には
ソース線2、ゲート線1が格子状に配置されて透明画素
電極3にそって窓開パターンのブラックマトリクス遮光
層8が配置されている。ここで薄膜トランジスタ7は、
多結晶シリコン膜10を能動領域とし、ゲート絶縁膜1
1で隔てられたゲート電極5はゲート線1に導電接続さ
れ、ソース電極4は、ソース線2と、ドレイン電極6は
画素電極3とそれぞれ第1の層間絶縁膜12のスルーホ
ールを介して導電接続される。遮光層8は、第2の層間
絶縁膜13によりフローティング状態にある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このようなアクティブ
マトリクス基板では、ブラックマトリクス8がフローテ
ィング状態にあるため、画素電極電位又は、ソース線電
位又は、ゲート線電位から、容量結合により電位がふら
れるため、縦横方向に70ストークを発生しやすいばか
りか、画素電極の一部が、遮光層8により遮へい状態に
あるため有効な液晶駆動領域が狭い。またパネル組立に
よるアライメント精度において、アクティブマトリクス
基板側にブラックマトリクスを設けたことは、マージン
を増加させているが、更に開口率の向上を考える場合、
ブラックマトリクスの幅を狭める必要がある。図5によ
れば、ソース線2と画素電極3が同一平面上にあるた
め、両者の間隔にも限界がある。図6、図7は、ソース
線2と画素電極3の間に層間絶縁膜をはさんで、両者の
間隔を減らし、開口率の向上を試みた平面図及びそのC
−c断面図である。図7によれば、ソース線2上には、
第2の層間絶縁膜13があり、ソース線2と画素電極3
は、絶縁分離されている。したがって画素電極3はソー
ス線2の上方まで配置できるため、第3の層間絶縁膜1
4の上の遮光性ブラックマトリクス8の幅は図5より狭
くでき開口率の向上が実現できる。
【0005】しかし、この構造においては、ソース線2
と画素電極3が接近するために、容量結合により、ソー
ス線電位の変化が画素電位に影響を与え、パネルの上下
方向での電圧−透過率特性のむらや、クロストークの発
生が図4、図5の場合よりさらに顕在化する。
【0006】一方、画素ピッチの高精細化により一画素
の保持容量は液晶がつくる容量では不足になり、一画素
毎に負荷容量が必要となる。この場合、前段のゲート線
とで画素付加容量を構成する方式や新たな容量線を画素
領域の一部に設ける蓄積容量方式があるが著しい開口率
の低下を招き、十分な保持容量を確保することは、困難
である。
【0007】以上の問題点を鑑みて、本発明の課題は、
クロストークがなく、高開口率でしかも、表示品質や信
頼性を犠牲とすることなく高精細の液晶表示装置を実現
することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の透過型液晶表示装置は、透明基板上に設け
られたトランジスタと、前記トランジスタに接続された
透明な画素電極とを有する表示領域と、前記表示領域周
辺に配置された駆動回路とを有する透過型液晶表示装置
であって、前記透明基板上には前記透明な画素電極が形
成される層と前記トランジスタが形成される層の間に遮
光膜が設けられ、前記遮光膜は同一膜でなる前記トラン
ジスタを遮光するトランジスタ遮光部と、前記駆動回路
を遮光する駆動回路遮光部と、前記表示領域の周囲に設
けられた見きり枠とを有し、前記遮光膜は特定電位に接
続されていることを特徴とする。
【0009】
【0010】
【実施例】本発明の第1の実施例を、図1、図2を参照
にして説明する。
【0011】図1は、液晶表示装置のマトリクスアレイ
の一部を示す平面図。図2は、そのA−a線における断
面図である。ここで図6、図7に示した液晶表示装置の
各部分と対応する機能を有する部分については同符号を
付してある。
【0012】製造工程順に説明すると以下の如くであ
る。透明絶縁基板9上に多結晶シリコン薄膜10を堆積
し、パターニング後、ゲート絶縁膜11、多結晶シリコ
ン薄膜を連続で堆積する。次に高濃度の不純物リンをド
ープしてN型の低抵抗配線にしたのち、パターニングし
てゲート電極5を形成する。ゲート電極をマスクしてイ
オン打ち込みによって、ソース・ドレイン領域4、6を
形成する。次に第1の層間絶縁膜12を堆積し、アニー
ルしたのち、ソース領域4上にスルーホールを形成す
る。Al合金薄膜を堆積し、ソース線2をパターン形成
する。続いて第2の層間絶縁膜13(層間絶縁膜A)
と、遮光膜を連続で堆積し遮光膜をパターニングしてブ
ラックマトリクス8を形成する。ブラックマトリクス
は、少なくともソース線上をおおうようにする。(ソー
ス線幅よりも2μm以上太くする)と、ソース線からの
電界漏れが軽減し、ソース線と画素電極の容量結合成分
が軽減するため、クロストークや上下方向の電圧−透過
率特性むらが緩和される。次に第3の層間絶縁膜(層間
絶縁膜B)を形成してからゲート絶縁膜、第1〜3層間
絶縁膜にスルーホールを形成し、透明導電膜(ITO)
を堆積し、画素電極3をパターン形成するとアクティブ
マトリクス基板ができあがる。画素電極3とブラックマ
トリクス8は部分的にオーバーラップする領域を確保す
ることによって、この領域で層間絶縁膜Bにより蓄積容
量を形成する。十分狭いオーバーラップ領域を用いて、
十分な蓄積容量を確保するには、層間絶縁膜Bとして、
誘電率の高い材料、または、薄くしても絶縁性の高い材
料を選定すれば、有利である。前者を優先すれば、Ta
25、Al23が考えられ、後者では、SiO2、Si3
4が当たる。層間絶縁膜Bとしてピンホール欠陥の少
ない膜として、ブラックマトリクス8の陽極酸化膜を用
いると点欠陥対策となる。具体的には、ブラックマトリ
クス8としてβーTa金属を3000オングストローム
堆積し、フレオンでドライエチングしたあと、希クエン
酸水溶液中にて、DCバイアス(20V印可の陽極酸化
により、)2000オングストロームのTa25を形成
する。ブラックマトリクスは、連続パターンであり、そ
の一部を基板周辺に取り出し、陽極とする、Ta25
は、誘電率が約25であり、図1に示すような画素電極
3とブラックマトリクスのオーバーラップ領域で十分な
保持容量を確保でき、絶縁性も十分であった。また陽極
酸化膜は、遮光膜パターンの上のみに選択的に形成され
るため、画素電極側のスルーホールを形成する時に楽で
ある。遮光膜としては、Al系の合金でも陽極酸化でき
るため同様の効果を得ることができる。ブラックマトリ
クス8は、フローティングとしないために、パネル周辺
で特定電位に接続する必要があるが前述した、陽極酸化
用端子を用いて直接外部へ接続してもよいし、パネル周
辺の上下導通端子(対向電極電位を与えるために対向基
板とアクティブマトリクス基板を上下導通材を介して連
結する領域)と連結してもよい。液晶に直流バイアスが
印加されると劣化が起こり、表示品質が低下するため、
ブラックマトリクスの印加電位は、対向電極電位が望ま
しい。
【0013】本構造では、ソース線2、又はゲート線1
とブラックマトリクスが第1、第2の層間絶縁膜のピン
ホールでショートすると線欠陥となる可能性がある。ゲ
ート線上は、第1、第2の層間絶縁膜があるため発生確
率は低くなるがソース線上は第2の層間絶縁膜のみであ
るため、発生確率が高くなる。そこで遮光膜8を形成す
る前に、ソース線上の第2の層間絶縁膜のピンホールを
埋める意味で、スチーム酸化を行って欠陥の防止を行っ
た。また、遮光膜8を堆積する前にSiO2、Ta25
の絶縁膜を堆積するのも効果があった。
【0014】図1、図2に対応する対向基板において
は、ブラックマトリクス層を除去できるが、あっても何
等かまわない。
【0015】また、表示領域周辺に駆動回路を内臓する
パネルにおいても上述の構造が可能であり、遮光膜の一
部は、画素の薄膜トランジスタばかりか周辺駆動回路を
遮光し、光による誤動作を防止することもできる。さら
に表示領域の周辺に、遮光用の見切り枠を設けたい場
合、前述の遮光膜の一部を用いればよい、この見切り枠
については、特定電位に接続してもよいし、分離した孤
立パターンの連続配置でもよい。
【0016】図3は、第2の実施例を示す平面図であ
り、断面図は、図2とほぼ同じなので省略する。本図
は、ブラックマトリクス8がゲート線に沿って分割され
た構造になっている。この特徴は、ソース線2と画素電
極3の容量結合の寄与の大きな部分のみを遮光膜8でお
おい、できるだけソース線と遮光膜の容量を減らし、欠
陥を軽減する意味もある。本図とは異なりブラックマト
リクスをソース線に沿って分割する場合も同様である。
本図の場合、ゲート線に沿って形成される遮光膜は、周
辺でショートすれば、図1、図2と効果はまったく同じ
であるが、ゲート線にそった偶数段の集合と奇数段の集
合をそれそれ別電位に連結し、駆動すると、奇数ライン
ごとのフリッカーや電圧−透過率特性のむらを改善する
ことが可能となる。
【0017】もちろん、遮光膜の分離された領域からの
漏れ光防止のために対向基板側に、遮光膜パターンをも
うける必要がある。
【0018】また、単なるソース線・画素間の容量結合
によるクロストークを防止するのであれば、遮光膜8と
する配線層として透明導電膜を用いても同じである。し
かし、この場合も対向基板側に遮光膜パターンを配置す
ることが肝要である。
【0019】本発明図1〜図3の薄膜トランジスタ7
は、コプラナー構造の場合を示しているが、アモルファ
スシリコンによる逆スタガー構造の場合も同様に適用で
きる。
【0020】又本発明の図は、モザイク配列の場合を示
しているがデルタ配列の場合も同様に適用できる。
【0021】
【発明の効果】以上のとおり、本願発明の液晶表示装置
は、遮光膜が画素のトランジスタばかりか周辺駆動回路
を遮光しているため駆動回路の光による誤動作を減らす
ことが可能となる。また、トランジスタ遮光部と駆動回
路遮光部と見切り枠が同一の膜で形成されるため、これ
らを同時に形成することが可能となり工程が簡略化され
る。この遮光膜は特定電位に接続されているため、駆動
回路内において隣接する信号ライン同士の横電界の影響
を軽減でき、ラインむらなどを減らし表示画像の品位を
向上させることができる。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1に係わる液晶表示装置のマト
リクスアレイの一部を示す平面図。
【図2】図1のA−a線における断面図。
【図3】本発明の実施例2に係わる液晶表示装置のマト
リクスアレイの一部を示す平面図。
【図4】従来の液晶表示装置のマトリクスアレイの一部
を示す平図。
【図5】図4のB−b線における断面図。
【図6】もうひとつの従来の液晶表示装置のマトリクス
アレイの一部を示す平面図。
【図7】図6のC−c線における断面図。
【符号の説明】
1・・・ゲート線 2・・・ソース線 3・・・画素電極 4・・・ソース電極(領域) 5・・・ゲート電極 6・・・ドレイン電極(領域) 7・・・薄膜トランジスタ 8・・・遮光膜(ブラックマトリクス) 9・・・透明絶縁膜基板 10・・多結晶シリコン膜 11・・ゲート絶縁膜 12・・第1の層間絶縁膜 13・・第2の層間絶縁膜(層間絶縁膜A) 14・・第3の層間絶縁膜(層間絶縁膜B)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/136

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板上に設けられたトランジスタ
    と、前記トランジスタに接続された透明な画素電極とを
    有する表示領域と、前記表示領域周辺に配置された駆動
    回路とを有する透過型液晶表示装置であって、前記透明
    基板上には前記透明な画素電極が形成される層と前記ト
    ランジスタが形成される層の間に遮光膜が設けられ、前
    記遮光膜は同一膜でなる前記トランジスタを遮光するト
    ランジスタ遮光部と、前記駆動回路を遮光する駆動回路
    遮光部と、前記表示領域の周囲に設けられた見きり枠と
    を有し、前記遮光膜は特定電位に接続されていることを
    特徴とする透過型液晶表示装置。
JP06046699A 1999-03-08 1999-03-08 透過型液晶表示装置 Expired - Lifetime JP3269480B2 (ja)

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