JP4946250B2

JP4946250B2 - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP4946250B2
Application number: JP2006214178A
Authority: JP
Inventors: 隆幸加藤; 慎一郎野村; 英樹金子; 正寛堀口
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2026-08-07
Also published as: JP2008040123A

Description

本発明は液晶表示装置に関し、特に画素ごとの開口率を減少させることなく補助容量を
増大させ、比較的小さな画素面積ないしは高精細化された画素を有する液晶表示装置であ
っても、フリッカやクロストークが少なく、良好な表示画質が得られる液晶表示装置に関
する。

近年、情報通信機器のみならず一般の電気機器においても液晶表示装置が多く利用され
ている。このような液晶表示装置は、その表面にマトリクス状に走査線及び信号線を形成
し、この両配線により囲まれた領域に液晶駆動用のスイッチング素子である薄膜トランジ
スタ（Thin Film Transistor. 以下、「ＴＦＴ」という。）、液晶に電圧を印加する画素
電極及び信号を保持するための補助容量を形成する補助容量線及び補助容量電極が形成さ
れたアレイ基板と、表面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等のカラーフィルタ及び共通電
極等が形成された対向基板とを有し、両基板間に液晶が封入された構成を備えている。

アレイ基板に形成される補助容量電極は、信号線から供給される信号の電荷を一定期間
保持する補助容量を形成するために設けられるものであり、補助容量は、この補助容量電
極とＴＦＴのドレイン電極ないしは画素電極の一部を電極とし、ＴＦＴのゲート電極を覆
うゲート絶縁膜を誘電体として補助容量コンデンサを形成することにより設けられている
。なお、この補助容量線及び補助容量電極は一般的にアルミニウム、モリブデンあるいは
クロムなどの遮光性導電部材から形成されている。そして、例えば液晶表示装置の１画素
分の概略平面図である図１１に示したように、補助容量線５１及び補助容量電極５２をＴ
ＦＴ５３から離れた位置の各画素の略中央部に設けることが普通に行われている。

補助容量は、液晶表示装置のフリッカあるいはクロストークを防止する観点から、その
容量を大きくする必要がある。しかしながら、近年の技術革新に伴って液晶表示装置の小
型化・高精細化が進展したことにより、個々の画素サイズが小さくなったため、図１１に
記載されたような構成の液晶表示装置５０における補助容量線５１ないしは補助容量電極
５２の配置では、補助容量線５１及び補助容量電極５２が遮光性であるため、画素ごとの
開口率を考慮すると補助容量を大きくとるために補助容量線５１ないし補助容量電極５２
自体を太くすることは現実的に採用困難である。

上記のような問題点を解決するものとして、下記特許文献１には、活性層と重なる金属
層を工夫し、補助容量の増加及びカラーフィルタ層のブラックマトリクスの省略を行うこ
とにより開口率の向上を図った液晶表示装置６０の発明が開示されている。この液晶表示
装置６０の構成を図１２及び図１３を用いて説明する。なお、図１２はこの従来例の液晶
表示装置６０のアレイ基板の要部を示す平面図であり、図１３は図１２のＸ−Ｘ線に沿っ
た断面図である。

この液晶表示装置６０は、ガラス基板６１上に、直交するように走査線６２と信号線６
３が設けられ、走査線６２と信号線６３とで囲まれた各画素領域６４内にゲート電極６７
ａ、６７ｂが走査線６２から延びて形成され、走査線６２間にこの走査線６２に対して略
平行に補助容量線６６が設けられている。また、平面視で略コ字形をなしかつソース・ド
レイン領域を有する活性層７０が、補助容量線６６とゲート絶縁膜を介して重なりかつ走
査線６２とゲート絶縁膜６９を介して交差する状態で設けられている。

そして、補助容量線６６と同一層でかつ第１接続孔７３の直下位置に、遮光材料からな
り、かつ第１接続孔７３の開口面積よりも大きい面積の第１遮光膜６８が形成されている
。また、信号線６３と同一層に、画素領域６４の走査線６２と信号線６３と補助容量線６
６とで囲まれた部分において第１遮光膜６８を除く部分を覆うように、遮光性材料からな
る第２遮光膜７５が形成されている。このような第２遮光膜７５と信号線６３とを覆って
絶縁膜７２上には平坦化絶縁層７６が設けられ、この平坦化絶縁層７６上に設けられたＩ
ＴＯ等の透明電極からなる画素電極７８が第１接続孔７３及び第３接続孔７７を介してソ
ース・ドレイン領域６５と電気的に接続されている。

このように形成される従来例の液晶表示装置６０のアレイ基板では、走査線６２、信号
線６３、補助容量線６６、第１遮光膜６８及び第２遮光膜７５が、遮光材料で形成されて
いるため、画素領域６４において図１２中ドットで示す部分、すなわち、画素領域６４の
走査線６２と信号線６３と補助容量線６６とで囲まれた部分では、ゲート電極６７ａ、６
７ｂの他に、活性層７０の縦辺部７０ｂが第１遮光膜６８によって遮光される部分になり
、信号線６３とゲート電極６７ｂとの間、ゲート電極６７ａとゲート電極６７ｂとの間、
ゲート電極６７ａ、６７ｂの先端位置と補助容量線６６との間が第２遮光膜７５によって
遮光される部分になる。したがって、画素領域６４の走査線６２と信号線６３と補助容量
線６６とで囲まれた部分において、大部分を遮光することができるようになり、別途遮光
領域を規定するためのブラックマトリクスを設けなくてもすむという効果を奏するもので
ある。

また、下記特許文献２には、液晶表示素子において、対向基板にブラックマトリクスを
設けず、走査線を実質的に覆うことなく画素電極同士の間隙を覆うように遮光膜を設ける
ことにより、開口度を大きくしたアクティブマトリクス型液晶表示素子の発明が開示され
ている。

更に、下記特許文献３及び４には、液晶表示装置の各画素電極の周縁部にて補助容量を
形成することにより開口度を大きくした液晶表示装置の発明が開示されている。この液晶
表示装置８０は、例えば１画素分の概略平面図である図１４に示したように、ＴＦＴ８１
が設けられた側とは反対側の画素電極８２の一端部に沿って走査線（図示せず）と平行に
補助容量線８３が設けられ、この補助容量線８３から信号線（図示せず）上を覆うように
（下記特許文献３参照）又は覆わないように（下記特許文献４参照）かつ画素電極と部分
的に重なるように、補助容量電極８４を形成している。

一方、下記特許文献５には、上述のような従来例の液晶表示装置とは異なり、補助容量
電極の大きさを変えずに従来例のものよりも補助容量を大きくした液晶表示装置の発明が
開示されている。この下記特許文献５に開示された液晶表示装置９０のアレイ基板を図１
５及び図１６を用いて説明する。なお、図１５は下記特許文献５に開示されているアレイ
基板の数画素分の平面図であり、図１６（ａ）〜図１６（ｇ）は図１５のアレイ基板の製
造工程を順に示す部分断面図である。

まず、ガラス板からなる絶縁性基板９１上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなる補助
容量線９２をパターン形成する。次に、ゲート金属膜９３を形成しパターニングする（図
１６（ａ））。更に、プラズマＣＶＤ等によって、ＳｉＮ_ＸあるいはＳｉＯ_Ｘからなる絶
縁膜９４、活性層としての例えばａ−Ｓｉからなる非晶質半導体膜９５、更に、不純物を
ドープした例えばｎ^＋ａ−Ｓｉ膜からなるオーミックコンタクト用半導体膜９６を連続し
て形成する（図１６（ｂ））。このとき、絶縁膜の膜厚Ｘは、ドレイン・ゲート、ソース
・ゲート間のショートが発生しないように充分厚く、例えばＸ＝４０００Åに設定する。

次に、オーミックコンタクト用半導体膜９６と非晶質半導体膜９５とを同一のレジスト
でパターンにエッチングする（図１６（ｃ））。そして、補助容量線９２と、後工程で形
成される画素電極９７とが重なる部分を開口パターン（図１５の破線部分）として残した
レジスト（図１６には図示せず）をコートし、絶縁膜９４用のエッチャントにより、補助
容量用絶縁膜として所望の膜厚Ｙ＝２０００Åにまで薄くなるようにエッチングする（図
１６（ｄ））。

次に、ＩＴＯからなる画素電極９７を形成パターニングする（図１６（ｅ））。更にド
レイン、及びソース用金属膜９８を形成パターニングし（図１６（ｆ））、ＴＦＴのチャ
ネル部に残されたオーミックコンタクト用半導体膜９６をエッチング除去すると液晶表示
装置用アレイ基板が完成する（図１６（ｇ））。このような構成により得られたアレイ基
板を液晶物質を介して共通電極基板に対向配置することにより液晶表示装置９０が得られ
る。

このような従来技術においては、補助容量線９２及び画素電極９７がコンデンサの電極
の電極に相当し、補助容量線９２と画素電極９７との間に存在する絶縁膜９４がコンデン
サの誘電体に相当するが、ゲート金属膜９３上の絶縁膜９４の厚さがＸ＝４０００Åであ
るのに対し補助容量線９２上の絶縁膜の厚さがＹ＝２０００Åとなされているから、ドレ
イン・ゲート、ソース・ゲート間のショートは発生し難くなっているとともに、補助容量
線９２の面積を広くしなくても必要な補助容量を確保できるという効果を奏するものであ
る。
特開平１０−１２３５６７号公報（特許請求の範囲、段落［００１２］〜［００２８］、図１、図２）特開平０５−１８１１５９号公報（特許請求の範囲、段落［００３９］〜［００５０］、図１、図２）特開平０９−１０１５４５号公報（特許請求の範囲、段落［００１８］〜［００４１］、図１）特開平１０−０８２９９６号公報（特許請求の範囲、段落［００２５］〜［００３０］、図１）特許第２５８４２９０号公報（特許請求の範囲、２頁４欄３０行〜３頁５欄１７行、図１、図２）

しかしながら、上記特許文献１及び２に開示されている液晶表示装置においては、画素
電極が形成されている部分に重なっている補助容量電極の面積が大きいために、開口率の
改善は十分ではなく、また、上記特許文献３及び４に開示されている液晶表示装置におい
ては、補助容量電極が遮光膜を兼ねるものであるため、十分な補助容量を得るためには開
口率を犠牲にする必要があった。

更に、上記特許文献５に開示されている液晶表示装置９０のアレイ基板においては、補
助容量線の表面のゲート絶縁膜の厚さのみをエッチングによって部分的に薄くすることに
より、ゲート絶縁膜によって覆われるゲート電極及び走査線と他の部材との間の電気的絶
縁性を保ったまま補助容量を増大させているため、従来例の補助容量電極を用いた場合に
比すればより大きな補助容量を確保できるが、画素電極と重なっている補助容量線の面積
が大きいため、開口率については依然として改善の余地が存在する。

本発明は、上記のような従来例の液晶表示装置の問題点を解決すべくなされたものであ
って、その目的は、補助容量を形成するコンデンサの電極となる補助容量線ないし補助容
量電極の形状と、ＴＦＴ及び信号線とのレイアウトを工夫することにより、一画素分の透
過領域を大きくとることができるために開口率を大きくすることができ、しかも補助容量
を増大させることができる液晶表示装置を提供することにある。

本発明の上記目的は以下の構成により達成し得る。すなわち、本発明に係る液晶表示装置は、透明基板上にマトリクス状に配置された複数の信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に画素電極が配置され、透明基板と対向基板との間で液晶が挟持される液晶表示装置において、信号線及び走査線の交差点近傍に、走査線上に重畳するように形成されたＴＦＴと、走査線に沿って配置される補助容量線と、ＴＦＴの近傍の補助容量線の幅をその他の部分よりも広くして形成されるとともに、当該領域の表面には絶縁層を介してＴＦＴのドレイン電極が延在される補助容量電極と、を有し、補助容量線及び補助容量電極と信号線との交差部を含む信号線との交差部近傍における補助容量線及び補助容量電極の形状を、信号線及び走査線の交差点側を削ったジグザグ状とし、信号線との交差部の面積を小さくしている。

また、上記液晶表示装置において、走査線及び補助容量線はゲート絶縁膜で覆われており、補助容量電極上のゲート絶縁膜は、走査線を覆うゲート絶縁膜の厚さよりも薄くなっているとしてもよい。

また、上記液晶表示装置において、信号線は補助容量電極の近傍に位置する部分がその他の部分よりも線幅が狭く形成され、補助容量線は信号線の線幅が変化する部分と交差しているとしてもよい。

また、上記液晶表示装置において、補助容量電極の形状は、略正方形状としてもよい。

また、上記液晶表示装置において、対向基板には走査線及び信号線の交差点近傍を遮光するブラックマトリクスが設けられ、ブラックマトリクスのエッジは、補助容量線の信号線との交差部において補助容量線よりもＴＦＴ側に位置するように設けられているとしてもよい。

本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、本発明に係る液晶表示装置によれば、ＴＦＴを走査線に重畳するように形成したが、このＴＦＴが形成された走査線は画像表示の際に光透過領域として利用されることはないので、画素の開口率の低下を招くことがない。更に、補助容量線は、信号線及び走査線に沿ってジグザグ状に配置されていることになるが、遮光性材料である信号線、走査線、補助容量線及びＴＦＴを一箇所に集めることができるため、従来例のように補助容量線を画素の略中央部に設ける場合と比すると開口率が上昇し、しかも、信号線に沿った領域では画素電極と補助容量線とを重なるように配置することができるため、この部分からの光漏れを防止することができ、フリッカやクロストークが少ないだけでなくコントラストも良好な液晶表示装置が得られる。加えて、補助容量線と信号線との間の重なっている部分の面積が小さいために、補助容量線と信号線との間の寄生容量も小さくなり、この寄生容量に基づくフリッカも小さくすることができる。

また、上記の液晶表示装置によれば、補助容量電極及びドレイン電極が補助容量を形成するコンデンサの電極を形成し、補助容量電極上の絶縁層が補助容量を形成するコンデンサの誘電体を形成することとなる。しかし、補助容量電極上の絶縁層の厚さが走査線を覆うゲート絶縁膜の厚さよりも薄くすれば、補助容量電極の面積が従来例のものよりも狭くても従来例の場合と同等の補助容量を確保することができ、また、補助容量電極の面積が従来例のものと同等であれば従来例の場合よりも大きな補助容量を確保することができるようになる。

また、信号線の補助容量電極の近傍に位置する部分がその他の部分よりも線幅が狭く形成され、補助容量線を信号線の線幅が変化する部分と重ねて配置すれば、ＴＦＴ及び補助容量電極を信号線側に寄せて配置することができるようになるとともに、通常は走査線と同じ材料で形成される遮光性のＴＦＴのドレイン電極も信号線側に寄せて配置することができるようになるため、その分だけ開口率を大きくすることができるようになる。

また、補助容量電極の形状を略正方形状とすれば、補助容量電極のうち、厚さが薄い絶縁層と接していない領域の占める面積を小さくして、面積あたりで厚さが薄い絶縁層と接している領域の占める割合を大きくすることができるので、その分だけ補助容量を大きくすることができ、スペース効率が向上する。なお、本発明においては、補助容量電極の形状は正方形に近ければ近いほど所定の効果を奏することができるが、必ずしも正確な正方形でなく、例えば正方形の角を落としてもよく、あるいは角を丸めてもよい。

また、ブラックマトリクスのエッジは、補助容量線の信号線との交差部において補助容量線よりもＴＦＴ側に位置するように設けることにより、補助容量線と画素電極との間から光漏れを起こすことがないため、従来例のようにマスクずれ等を考慮してブラックマトリクスの面積を大きくする必要がなくなるので、対向基板に設けるブラックマトリクスのエッジを補助容量線の信号線との交差部近傍において補助容量線よりもはみ出すことなくＴＦＴ側に位置するように設けることができるので、その分だけ開口率を大きくすることができるようになる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態
は、本発明の技術思想を具体化するための液晶表示装置を例示するものであって、本発明
をこの液晶表示装置及びその製造方法に特定することを意図するものではなく、特許請求
の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。なお、以下に
示す実施例の液晶表示装置としては透過型の液晶表示装置について説明するが、本発明の
液晶表示装置は、透過型の液晶表示装置に限らず、半透過型あるいは反射型の液晶表示装
置についても適応可能である。

図１は本発明の実施例に係る液晶表示装置のアレイ基板の一画素に相当する部分の模式
拡大平面図であり、図２は図１の画素電極を透視して表したＴＦＴ及び補助容量電極近傍
の平面図であり、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図４は画素電極をも表し
た図２と同一部分の平面図であり、図５は対向基板のブラックマトリクスをも表した図２
と同一部分の平面図である。また、図６及び図７は、それぞれ図２のＡ−Ａ線に沿った断
面図で示した実施例に係る液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を表す図である。更に、
図８及び図９はそれぞれ参考例１及び２の液晶表示装置の図２に対応する部分の平面図で
ある。なお、図１においては、各構成要素の配置を理解しやすくするために、画素電極に
対応する部分のハッチングは省略されている。

本実施例の液晶表示装置１０は、ガラス等からなる透明基板１１、１２上に各種配線等
が形成されたアレイ基板１３及び対向基板１４からなる一対の基板の表面外周部をシール
材（図示省略）により貼り合わせ、その内部に液晶１５が封入された構成を備えている（
図３参照）。

アレイ基板１３には、図１に示したように、マトリクス状に形成された複数本の走査線
１６及び信号線１７と、複数本の走査線１６間に設けられた複数本の補助容量線１８と、
ソース電極Ｓ、ゲート電極Ｇ、ドレイン電極Ｄ、及び半導体層１９からなるＴＦＴと、走
査線１６と信号線１７とで囲まれた領域を覆うように設けられたＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）ないしはＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）等からなる透明な画素電極２０とが設けられ
ている。なお、ＴＦＴの半導体層１９としてはアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）又はポ
リシリコン（ｐ−Ｓｉ）が通常用いられる。

ここで、ＴＦＴは、図２に示したように、走査線１６と信号線１７の交差点近傍の走査
線１６上に設けられており、信号線１７の一部が信号線１７から分岐してＴＦＴ側に延長
され、半導体層１９と部分的に重なるように配置されてソース電極Ｓを形成している。そ
して、信号線１７の線幅は通常Ｗ１であるが、ＴＦＴ近傍の走査線１６との交点から所定
の距離ＬだけＷ１よりも幅が狭いＷ２となるように形成されている。

そして、補助容量線１８は、信号線１７の幅がＷ１の位置においてゲート絶縁膜２５及
び絶縁層２６を介して交差しており、また信号線１７の幅がＷ２の部分においては信号線
１７と平行に走査線１６側にまで延び、走査線１６の近傍において直角に曲げられて走査
線１６に沿って平行に延びている。特に、信号線１７の幅がＷ１からＷ２に変わる部分は
平面視で補助容量線１８と重なっている。したがって、補助容量線１８は走査線１６及び
信号線１７に沿ってジグザグ状に配置されていることになる。そして、この線幅が狭い信
号線１７側に寄せてＴＦＴ及び略正方形状の補助容量電極１８ａが設けられている。これ
は、信号線１７とドレイン電極Ｄが同一層上に形成されるため、信号線１７とドレイン電
極Ｄを所定間隔離して形成する必要があるためであり、信号線１７の線幅を狭くすること
でそれだけドレイン電極Ｄを信号線１７側に寄せて配置することができるようになる。こ
の実施例では補助容量部分の上電極をドレイン電極Ｄが兼ねているため、補助容量部分（
補助容量電極１８ａ）を信号線１７側に寄せて配置することになる。

また、画素電極２０は、走査線１６及び信号線１７に囲まれた領域に設けられるが、図
４に示したように、信号線１７の線幅が広い部分（Ｗ１）では信号線１７と重なり、信号
線１７の線幅が狭い部分（Ｗ２）においては平面視で信号線１７とは重ならないが補助容
量線１８ないし補助容量電極１８ａとは重なるようにかつ補助容量線１８ないし補助容量
電極１８ａの内側となるように設けられている。一般に信号線１７と画素電極２０が重な
る部分では光漏れは発生しないが、信号線１７と画素電極２０が重ならない部分では信号
線１７と画素電極２０の間から光漏れが発生する。したがって、信号線１７の線幅が変わ
る部分は信号線１７と画素電極２０の間に隙間が発生する部分であるため、その部分に補
助容量線１８を配置することで光漏れを防ぐことができる。

このように補助容量線１８を走査線１６及び信号線１７に沿ってジグザグ状に配置した
ことの理由は、信号線１７と画素電極２０との間の隙間からの光漏れを防止するために補
助容量線１８により遮光の役割を果たさせるためと、信号線１７と補助容量線１８との間
の重なり面積を小さくすることによって、信号線１７と補助容量線１８との間に生じる寄
生容量を小さくするためである。

例えば、図８に参考例１として示した液晶表示装置１０Ａでは、信号線１７と補助容量
線１８ないし補助容量電極１８ａとの重なりは大きいため、遮光性は十分であるが、信号
線１７と補助容量線１８ないし補助容量電極１８ａとの間に生じる寄生容量が大きくなり
すぎ、フリッカが大きくなって表示画質の低下に繋がる。更に、図９に参考例２として示
した液晶表示装置１０Ｂの場合のように、補助容量線１８を全て走査線の近傍に沿って平
行に形成した場合、信号線１７と補助容量線１８ないし補助容量電極１８ａとの間に生じ
る寄生容量を十分に小さくすることができるが、画素電極２０は平面視で補助容量線１７
の内側になるように設けられるから、信号線１７の幅が細くなっている部分と補助容量線
１８ないし補助容量電極１８ａとの間の光漏れ防止が不十分となる。この光漏れ防止対策
として信号線１７と画素電極２０を信号線１７と補助容量線１８の交差付近まで重ねるこ
とが考えられるが、その場合、信号線１７の幅の広い部分を信号線１７と補助容量線１８
との交差部付近まで延ばす必要がある。ドレイン電極Ｄは信号線１７から所定間隔ほど離
す必要があるため、信号線１７の幅の広い部分が延びると、それだけドレイン電極Ｄを画
素内に移動させることになり、その結果、補助容量部分（補助容量電極１８ａ）まで移動
させることになるため、開口率が低下してしまう。

なお、対向基板１４には、アレイ基板１３の画素領域の周囲に合わせてブラックマトリ
クス２１がマトリクス状に設けられているとともにこのブラックマトリクス２１により囲
まれた領域に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等のカラーフィルタ２２と、これらのカラー
フィルタ２２を覆うように共通電極２３が設けられている。ただし、本発明はこれに限定
されることなく、白黒表示であればカラーフィルタがない場合もあり、更には、色補完型
のカラー表示の場合には三原色ではなくもっと多くの種類のカラーフィルタで構成する場
合もある。なお、ブラックマトリクス２１は、走査線１６及び信号線１７の交差点近傍か
らの光漏れを防止するために、少なくとも信号線１７の幅が細くなっている部分の周囲、
補助容量線及び補助容量電極１８ａの一部、更にはＴＦＴを被覆する形状（図３及び図５
参照）を備えている。そして、アレイ基板１３と対向基板１４、及びシール剤により囲ま
れた領域には基板間距離を均一にするためのスペーサ等が必要に応じて複数個配設されて
いるとともに、液晶１５が封入されている。

この実施例の液晶表示装置１０のように、ＴＦＴを走査線１６に重畳するように形成す
ると、このＴＦＴが形成された走査線１６は画像表示の際に光透過領域として利用される
ことはないので、従来例のようにＴＦＴの存在のために画素電極２０の面積を小さくする
必要がなり、画素の開口率の低下を招くことがない。更に、補助容量線１８は、走査線１
６及び信号線１７に沿ってジグザグ状に配置されているが、遮光性材料である信号線１７
、走査線１６、補助容量線１８及びＴＦＴを一箇所に集めることができるため、従来例の
ように補助容量線を画素の略中央部に設ける場合と比すると、開口率が上昇し、しかも、
信号線１７に沿った領域では画素電極２０と補助容量線１８ないし補助容量電極１８ａと
を平面視で重なるように配置することができるため、遮光性も十分となる。また、補助容
量線１８と信号線１７との重なっている部分の面積も小さいために、補助容量線１８と信
号線１７との間の寄生容量も小さくなり、フリッカやクロストークが少ないだけでなくコ
ントラストも良好な液晶表示装置１０が得られる。

加えて、対向基板１４には、ＴＦＴ近傍、走査線１６及び信号線１７と画素電極２０と
の間、補助容量線１８と画素電極２０との間からの光漏れを防止するためにブラックマト
リクス２１が設けられるが、従来例のようにマスクずれ等を考慮してブラックマトリクス
２１による遮光部分の面積を大きくする必要がなくなり、対向基板１４に設けるブラック
マトリクス２１のエッジを補助容量線１８の信号線１７との交差部近傍において、補助容
量線１８からはみ出させる必要がなくなるので、補助容量線１８よりもＴＦＴ側に位置す
るように設けることができるようになり、その分だけ開口率を大きくすることができるよ
うになる。

なお、この実施例の液晶表示装置１０においては、補助容量の面積効率を大きくするた
めに、補助容量電極１８ａ形状を略正方形状とするとともに、補助容量を形成するコンデ
ンサの誘電体に相当する絶縁層２６（図３参照）の厚さを薄くしているが、この構成を説
明するために上述の液晶表示装置１０のアレイ基板１３の製造工程を図６及び図７を参照
しながら説明する。

先ず、図６（ａ）に示すように、透明基板１１上に所定厚のアルミニウム、モリブデン
、クロムあるいはこれらの合金からなる導電物質層２４を成膜する。そして、図６（ｂ）
に示すように、周知のフォトリソグラフィー法を用いてパターニングすることによりその
一部をエッチングにより除去し、横方向に伸びる複数本の走査線１６と、これら複数本の
走査線１６間に補助容量線１８とを形成する。なお、図６（ｂ）においては走査線１６か
ら伸びるゲート電極Ｇと補助容量線１８の一部を幅広とすることにより略正方形状に形成
された補助容量電極１８ａが示されている。また、ここで示す走査線１６及び補助容量線
１８は、アルミニウムとモリブデンからなる多層構造の配線として示している。これは、
アルミニウムは抵抗値が小さいという長所を持っているが、その反面、腐食しやすい、Ｉ
ＴＯとの接触抵抗が高いなどの欠点があるため、アルミニウムをモリブデンで覆った多層
構造にすることでそうした欠点を改善することができる。

次に前記工程によって走査線１６と補助容量線１８が形成された透明基板１１上を覆う
ように、図６（ｃ）に示したように、所定厚さの第１層目の絶縁膜２５が成膜される。こ
の第１層目の絶縁膜２５としては窒化シリコンなどからなる透明な樹脂材が用いられ、ま
た、この第１層目の絶縁膜２５の厚さは走査線１６及びゲート電極Ｇの絶縁性に関わるた
め２５００〜５５００Åの範囲とすることが好ましく、より好ましくは２８００Å以上と
するとよい。そして、第１層目の絶縁膜２５が成膜されると、図６（ｄ）に示すように、
この第１層目の絶縁膜２５の補助容量電極１８ａ上に位置する部分のみエッチングにより
除去して窓部２７を形成する。

また、上記工程が完了した後、図６（ｅ）に示すように、透明基板１１上を覆うように
第1層目の絶縁膜２５より薄肉な第２層目の絶縁層２６を成膜する。この第２層目の絶縁
層２６は第1層目の絶縁膜２５及び前述のエッチングにより第1層目の絶縁膜２５が除去さ
れた補助容量電極１８ａ上に成膜されるので、走査線１６及びゲート電極Ｇは第1層目の
絶縁膜２５と第２層目の絶縁層２６の両方によって被覆され、この２層膜でゲート絶縁膜
を構成する。そして補助容量電極１８ａは第２層目の絶縁層２６によってのみ被覆されて
いる。なお、この第２層目の絶縁層２６の材料としては第1層目の絶縁膜２５と同一材料
、すなわち窒化シリコンからなるものであっても良く、また別の絶縁膜、例えば酸化シリ
コンなどでもよい。その肉厚は第1層目の絶縁膜２５よりも薄肉であって、好ましくは５
００〜１５００Åとし、更に好ましくは１０００Å前後、例えば８００〜１２００Åとす
る。

このような構成においては、ゲート絶縁膜と同じ手法においてゲート電極部分の厚み（
即ち、補助容量線の周囲の厚み）よりも薄い絶縁膜を補助容量線の補助容量電極１８ａの
主要部に形成するのが目的なので、第２層目の絶縁層２６を特別に形成することも考えら
れるが、ゲート絶縁膜を例えば２〜５層の複数層構造とし、絶縁層はそのうちの少なくと
も一層で構成するのが効率的で膜質がよい。その場合膜質を変えるなどしてエッチング特
性を変えて、ゲート絶縁膜の表面に形成されたうちの一層とすることもできる。最も効率
的なのは、上述の如く厚膜の第１層を形成し、これを電極表面までエッチングにより除去
し、その上に薄膜からなる絶縁層を形成した場合のように、絶縁層をゲート絶縁膜の表面
側に形成された一層とするのが好ましい。これにより、絶縁層は、ゲート絶縁膜を構成す
る複数層の内最も厚みの薄い層で構成することができ、補助容量を格段に大きくすること
ができる。

次に、図６（ｆ）に示すように、この第２層目の絶縁層２６上にシリコン層、例えばａ
−Ｓｉを１８００Åの厚さで成膜する。そして、図６（ｇ）に示すように、ゲート電極Ｇ
を覆う部分を残してａ−Ｓｉ層をエッチングにより除去し、ＴＦＴの一部となる半導体層
１９を形成する。そして同様の手法により、図７（ａ）に示すように、透明基板１１上に
導電物質を成膜し、走査線１６に直交する方向に延びる複数本の信号線１７、この信号線
１７から延設され半導体層１９に接続されるソース電極Ｓ、及び、補助容量電極１８ａ上
を覆うとともに一端が半導体層１９に接続されるドレイン電極Ｄをパターニングする。こ
れにより、透明基板１１の走査線１６と信号線１７との交差部近傍にはスイッチング素子
となるＴＦＴが形成される。

更にまた、図７（ｂ）に示すように、これらの各種配線を覆うように透明基板１１上に
表面の安定化のための無機絶縁材料からなる保護絶縁膜２８を成膜し、続いて、図７（ｃ
）に示すように、アレイ基板１３の表面を平坦化するための有機絶縁材料からなる層間膜
２９が成膜される。なお、この層間膜２９の補助容量電極１８ａ上に位置する部分には後
述する画素電極２０とドレイン電極Ｄとを電気的に接続するためのコンタクトホール３０
を形成する穴が設けられているが、この穴の位置は補助容量電極１８ａ上に限らない。た
だし、コンタクトホール３０が形成された部分は液晶表示装置１０として対向基板１４と
貼り合わせた際にその基板間距離が他の部分と異なるため、表示品質のバラつきが生じる
恐れがあるので、好ましくは遮光性材料である補助容量電極１８ａ上に設けるものとする
。そして、図７（ｄ）に示すように、層間膜２９に形成された穴から露出している無機絶
縁材料からなる保護絶縁膜２８を取り除いた後、最後に、図７（ｅ）に示すように、走査
線１６及び信号線１７によって囲まれた１画素領域ごとに例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxi
de）からなる画素電極２０を形成する。このとき好ましくはその一部が走査線１６及び信
号線１７上に位置し、かつ隣接する画素電極２０同士が非接続状態となるように設ける。
以上の工程によりアレイ基板１３が製造される。

上述した製造方法によって形成されたアレイ基板１３の補助容量は、補助容量を形成す
るコンデンサの電極が補助容量電極１８ａと画素電極２０に接続されたドレイン電極Ｄに
対応し、誘電体が厚さ１０００Åの第２層目の絶縁層２６に対応する。よって、従来技術
のように誘電体が２５００〜４５００Åのゲート絶縁膜よりも薄肉な絶縁膜であるので、
コンデンサ容量を飛躍的に増大させることができる。また、ゲート電極Ｇ及び走査線１６
は第１層目の絶縁膜２５と第２層目の絶縁層２６の積層体によって被覆されているので、
その絶縁性は確保されている。

また、コンデンサ容量を増大させることで補助容量を構成する電極部分を小さくでき、
画素の開口率を上げることができる。更に、ドレイン電極Ｄが補助容量を構成する電極を
兼ねているため、補助容量の電極としてドレイン電極Ｄ以外に特別に電極（導電層）を設
ける場合よりも画素内の遮光部分を少なくすることができ、開口率をより向上することが
できる。

補助容量の容量を増大させるためには、補助容量を形成する全ての部分で絶縁膜を薄く
した方がよい。この実施例では第１層目の絶縁膜２５を部分的に取り除くことで補助容量
部分の絶縁膜を薄くしているので、容量を大きくするためには、この第１層目の絶縁膜２
５を取り除く部分を補助容量電極１８ａよりも大きくした方がよい。つまり第１層目の絶
縁膜２５の窓部２７のエッジが補助容量電極１８ａのエッジの外側になるようにすればよ
い。ところが、ドレイン電極Ｄが補助容量の電極を兼ねる場合、補助容量は走査線１６の
近くに配置される。そのため補助容量部分の外側まで絶縁膜を薄くしてしまうと、補助容
量の上電極（ドレイン電極Ｄ）と走査線１６の間隔が近くなり過ぎてしまい、寄生容量な
どの問題が発生する。したがってドレイン電極Ｄが補助容量の上電極を兼ねる場合は、補
助容量の上電極と走査線１６の間隔を広く取りながら、補助容量部分の絶縁膜を薄くする
必要があり、絶縁膜の薄い部分のエッジが補助容量電極１８ａのエッジの内側に位置する
ようにする。

また、補助容量電極１８ａ上に形成される絶縁膜は補助容量電極１８ａのエッジ付近で
はその他の部分よりも薄くなりやすいため、補助容量電極１８ａのエッジ付近において補
助容量電極１８ａと上電極との静電耐圧を確保するためにも、補助容量電極１８ａのエッ
ジ付近の絶縁膜を補助容量電極１８ａの中央付近の絶縁膜よりも厚くした方がよい。この
実施例では、第１層目の絶縁膜２５を取り除く部分（窓部２７）のエッジが補助容量電極
１８ａの内側になるようにすることで、補助容量の上電極（ドレイン電極Ｄ）との走査線
１６との間に十分な間隔を取ると共に上電極と補助容量電極との静電耐圧も確保している
。

また、この実施例では、補助容量部分の絶縁膜を薄くする方法として、先に第１層目の
絶縁膜を成膜し、その第1層目の絶縁膜の補助容量電極と対応する部分を完全に取り除き
、その上から第１層目の絶縁膜よりも薄い第２層目の絶縁膜を積層している。補助容量部
分の絶縁膜を薄くする方法としては、この他にも先に厚めの絶縁膜を成膜し、その絶縁膜
を部分的にエッチングして薄くする方法もあるが、この実施例の方が補助容量部分の絶縁
膜の厚みを制御しやすく、均一な厚さの絶縁膜を形成することができる。

なお、上述の実施例では、第１層目の絶縁膜２５と第２層目の絶縁膜２６をともに窒化
ケイ素からなるものとした例を示したが、両者共に酸化ケイ素などからなるものとするこ
とができ、更には、第１層目の絶縁膜２５及び第２層目の絶縁膜２６の何れか１方を酸化
ケイ素として他方を窒化ケイ素とすることもできる。ただし、絶縁性の点からすると第２
層目の絶縁膜２６は窒化ケイ素からなるものとする方がよい。

また、この実施例では補助容量電極１８ａの形状を略正方形状としたが、その理由は次
のとおりである。すなわち、図３の記載から明らかなように、補助容量を形成する第２層
目の絶縁層２６は補助容量電極１８ａの周囲表面を除いた一部分と接しており、この補助
容量電極１８ａの周囲表面は厚い第１層目の絶縁層２５と薄い第２層目の絶縁層２６によ
って被覆されている。そのため補助容量電極１８ａの周囲で形成する容量は補助容量電極
の中央部分で形成する容量よりも小さくなるため、できるだけ第２層目の絶縁膜のみを挟
んで形成する容量部分を増やした方がよい。

ここで、例えば補助容量電極１８ａのうち、第１層目の絶縁層２５と第２層目の絶縁層
２６によって被覆されている部分の幅Ｘを３μｍ一定とし、補助容量電極１８ａの平面視
した表面の面積を４６０μｍ^２一定として、補助容量電極１８ａの形状が矩形状及び一部
切り欠き矩形状の場合について、寸法を種々変えた場合の補助容量電極１８ａが薄い第２
層目の絶縁層２６と接している部分（補助容量形成領域）の面積Ｓｘとの関係は図１０に
示したとおりとなる。すなわち、図１０の左側の表は補助容量電極１８ａの形状が矩形状
の場合において縦ｂ１及び横ａ１を種々変更した場合の補助容量形成領域の面積Ｓｘを表
し、同じく右側の表は補助容量電極１８ａの形状が一部切り欠き矩形状の場合においてｃ
１、ｃ２、ｄ１、ｄ２をそれぞれ種々変更した場合の補助容量形成領域の面積Ｓｘを表す
。

図１０の記載から明らかなように、補助容量電極１８ａの総面積が一定の場合、補助容
量電極１８ａないし補助容量形成領域の形状が正方形状に近くなるほど補助容量形成領域
の面積Ｓｘが大となっていることが分かる。このことから、本実施例では補助容量電極１
８ａの形状を略正方形状となるようにする。ただし、この補助容量電極１８ａの形状は完
全な正方形状でなくても良く、角部を切り欠いたり、角部を曲線状となるようにしてもか
まわない。

以上述べたように、本発明の液晶表示装置１０によれば、遮光性材料からなる補助容量
電極１８ａの面積を大きくすることなく補助容量コンデンサの容量を増大させることがで
き、しかも、画素電極２０は、その一部が信号線１７上に位置しているので、画素ごとの
開口率を低下させることなく、クロストーク及びフリッカ等の表示不良を抑えることがで
きる。加えて、画素電極２０は平らな層間膜２９上に設けられているので、得られる液晶
表示装置１０のセルギャップを均一となし得るため、表示画質の良好な液晶表示装置１０
が得られる。

なお、本発明の液晶表示装置を透過型ではなく半透過型とする場合には、画素電極のコ
ンタクトホール３０を除く領域に形成された層間膜２９の表面に部分的に微細な凹凸を形
成するとともに、この凹凸部と画素電極２０との間又は画素電極２０の表面に光反射材料
からなる反射膜を成膜すればよい。半透過型の液晶表示装置の場合、ＴＦＴや補助容量部
分などに反射部を形成するため、補助容量部分などを高開口率化に適した形状にする必要
はないが、近年では透過率を重視した半透過型液晶表示装置も求められており、この場合
は本発明が有効である。

実施例に係る液晶表示装置のアレイ基板の一画素に相当する部分の模式拡大平面図である。図１の画素電極を透視して表したＴＦＴ及び補助容量電極近傍の平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。画素電極をも表した図２と同一部分の平面図である。対向基板のブラックマトリクスをも表した図２と同一部分の平面図である。図２のＡ−Ａ線に沿った断面図で示した実施例に係る液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を表す図である。図６の工程に引き続く実施例に係る液晶表示装置のアレイ基板の製造工程を表す図である。参考例１の液晶表示装置の図２に対応する部分の平面図である。参考例２の液晶表示装置の図２に対応する部分の平面図である。補助容量電極の面積を一定とした場合の補助容量電極の各部の寸法と補助容量形成領域の面積Ｓｘの関係を示す図である。従来の液晶表示装置の１画素分の概略平面図である。別の従来例の液晶表示装置のアレイ基板の要部を示す平面図である。図１２のＸ−Ｘ線に沿った断面図である。別の従来例の液晶表示装置の１画素分の概略平面図である別の従来例のアレイ基板の数画素分の平面図である。図１５のアレイ基板の製造工程を順に示す部分断面図である。

符号の説明

１０液晶表示装置
１１、１２透明基板
１３アレイ基板
１４対向基板
１５液晶
１６走査線
１７信号線
１８補助容量線
１８ａ補助容量電極
１９半導体層
２０画素電極
２１ブラックマトリクス
２２カラーフィルタ
２３共通電極
２４導電物質層
２５第１層目の絶縁膜
２６第２層目の絶縁膜
２７窓部
２８保護絶縁膜
２９層間膜
３０コンタクトホール

Claims

透明基板上にマトリクス状に配置された複数の信号線及び走査線により区画されるそれぞれの位置に画素電極が配置され、前記透明基板と対向基板との間で液晶が挟持される液晶表示装置において、
前記信号線及び走査線の交差点近傍に、前記走査線上に重畳するように形成された薄膜トランジスタと、
前記走査線に沿って配置される補助容量線と、
前記薄膜トランジスタの近傍の前記補助容量線の幅をその他の部分よりも広くして形成されるとともに、当該領域の表面には絶縁層を介して前記薄膜トランジスタのドレイン電極が延在される補助容量電極と、
を有し、
前記補助容量線及び前記補助容量電極と前記信号線との交差部を含む前記信号線との交差部近傍における前記補助容量線及び前記補助容量電極の形状を、前記信号線及び走査線の交差点側を削ったジグザグ状とし、前記信号線との交差部の面積を小さくした、
液晶表示装置。
前記走査線及び前記補助容量線はゲート絶縁膜で覆われており、
前記補助容量電極上の前記ゲート絶縁膜は、前記走査線を覆う前記ゲート絶縁膜の厚さよりも薄くなっている請求項１に記載の液晶表示装置。
前記信号線は前記補助容量電極の近傍に位置する部分がその他の部分よりも線幅が狭く形成され、
前記補助容量線は前記信号線の線幅が変化する部分と交差している請求項１に記載の液晶表示装置。
前記補助容量電極の形状は、略正方形状となされている請求項１に記載の液晶表示装置。
前記対向基板には前記走査線及び信号線の交差点近傍を遮光するブラックマトリクスが設けられ、前記ブラックマトリクスのエッジは、前記補助容量線の前記信号線との交差部において前記補助容量線よりも前記薄膜トランジスタ側に位置するように設けられている請求項１に記載の液晶表示装置。