JPH0328827A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は液晶表示装置に関し、特に非線形素子を備えた
液晶表示装置に関するものである。

【従来の技術】

液晶表示装置には、非線形素子として薄膜トランジスタ
（Ｔ　Ｐ　Ｔ）を備えたアクティブマトリクス型液品表
示装置がある。第６図は、従来のアクティブマトリクス
型液晶表示装置の断面構造図である。アクティブマトリ
クス型液晶表示装置は適当な間隔を隔てて対向した第１
および第２ガラス基板１、２と、その間に封入される液
晶層３を備えている。液晶層３はシール樹脂８によって
この２つのガラス基板１、２の間に気密封止されている
。第１ガラス基板１の表面上には画像を表示するための
絵素電極５とこの絵素電極５と接続される薄膜トランジ
スタ４と、絵素電極５および薄膜トランジスタ４の上面
を覆う配向膜７が形成されている。また、絵素電極５間
の領域は遮光膜６によって覆われている。第２ガラス基
板２の第１ガラス基板１に対向する面側には絵素電極５
と対をなす透明電極１０および配向！Ｉ９が形成されて
いる。第７図は、第６図中の切断線■−■に沿った方向
からの平面断面構造図を示している。第７図を参照して
、第１ガラス基板１の表面には互いに直交する方向に延
びたゲート電極配線１１およびソース電極配線１２が形
成されている。このゲート電極配線１１およびソース電
極配Ｉ！１２の交差部辺傍には＃膜トランジスタ４が形
成されている。 薄膜トランジスタ４のソース電極１３はソース電極配線
１２に接続されている。またゲート電極配線１１の一部
は薄膜トランジスタ４のゲート電極１　１．　ａを構威
している。絵素電極５はゲート電極配Ｉｉｌ１１および
ソース電極配！Ｉ１２に囲まれる領域に行列状に配列さ
れている。そして、この複数の絵′ｌｊ：電極５の間の
領域は遮光膜６によって覆われている。遮光膜６は画素
部分以外の領域を光が通過するのを遮るために設けられ
ている。 従来より、この遮光膜を形成する方法としては本例のよ
うに第１ガラス基板１側に形成する方法と第２ガラス基
板２側に形成する方法とがある。 第１ガラス基板１の非線形素子が形成された表面に形成
することは、２つの基板を貼り合わせる工程の簡略化お
よびＤ８口率の向上に対し有効であると考えられる。ま
た、従来より遮光膜としては一般にクロムなどの金属が
用いられていた。しかし、この例のように非線形素子が
形成された基板上に遮光膜を形成する場合には、電極と
遮光膜との間の電流リークが多発し好ましくない。その
ために、金属に代わって黒色または暗色の樹脂による遮
光膜を用い方法が試みられている。この例においても、
遮光膜６はたとえば黒色や暗色の樹脂が用いられている
。ｍ８図は、第７図における切断線■−■に沿った方向
からの断面構造図を示している。 第８図を参照して、遮光膜６と絵素電極５との位置関係
について説明する。まず、薄膜トランジス夕４はゲート
電極１１ｇの上面にゲート絶縁Ｍｌ６を介してアモルフ
ァスシリコンからなる半導体Ｈ１７が形成されている。 さらに、半導体Ｈ１７の表面上にｎ＋アモルファスシリ
コン膜１８、１８が各々独立して形成されている。そし
て、このｎ＋アモルファスシリコン８１８、１８の上部
に各々ソース電極１３およびドレイン電極１５が形成さ
れている。薄膜トランジスタ４のドレイン電極１５はそ
の一部が絵素電極５に接続されている。 遮光膜６は絶縁１１１１９を介して＃膜トランジスタ４
の上面を覆い、かつその端部において絵素電極５の上面
をも覆っている。すなわち、絵素電極５と遮光膜６とが
互いの端部において重なり合う領域を有し、この領域に
おいて遮光１１１Ｉ６が絵素電極５の上面を覆っている
。 なお、遮光膜６と絵素電極５との間に適当な間隔を設け
たものやあるいは間隔も童なりもないものも考えられる
。しかし、前者では遮光膜６と絵素電極５との間からの
光漏れが発生する。また後者では遮光Ｍ６および透明電
極５を形成する際のバターニング精度が不十分となり実
用的でない。 ［発明が解決しようとする課題］ ところが、このような構造を有するアクティブマトリク
ス型液品表示装置では、コントラストが低下し表示品位
が劣化するという問題が生じた。 そして、この原因を究明するために試験が行なわれた。 第９図は、この試験に用いられた液晶表示装置の断面構
造図である。試験用液晶表示装置は２つのガラス基板１
、２とその間にシール樹脂８によって封止された液晶層
３とを備えている。そして、第１ガラス基板１側には絵
素電極５、またＩＩＩ２ガラス基板２側には透明電極１
０が対向配置されている。そして、絵素電極５の上面に
は遮光８６が形成されている。遮光膜６の材料としては
、カーボンプラックを分散させた黒色樹脂であるカラー
モザイクＣＫ（商品名；富士ハント株式会社製）、青色
顔料を分散させた暗色樹脂であるカラーモザイクＣＢ（
商品名；富士ハント株式会社製）および黒色の染料によ
って染色された樹脂であるＪＤＳ（商品名；日本合成ゴ
ム株式会社製；染料には日本化薬製ＢＬＡＣＫ−１８１
使川）の３種類が用いられる。そして、遮光膜６が絵素
電極５の表面領域を覆う割合を種々変化させ、本液晶セ
ルの電圧保持率を測定した。この結果を第１０図に示す
。第１０図の粘果により、いずれの遮光膜を用いた場合
においても、遮光膜６が絵素電極５の表面を覆う割合が
増加するに伴い電圧保持率が低下していることが判明し
た。 ［課題を解決するための手段コ 本発明における液晶表示装置は、主表面を有する第１の
基板と、この基板の主表面上に互いに直交する方向に絶
縁して延びた複数の第１電極配線および第２電極配線と
、これらの電極配線の交差部付近に形成されたスイッチ
ング素子と、基板の主表面上に行列上に配置され、かつ
スイッチング素子の一方の電極に接続される絵素電極と
、配列された絵素電極の間に位置する第１の基板上に領
域を覆い、その周縁部が絵素電極と重なり合う遮光膜と
、第１の基板の主表面上に形成された液晶層と、この液
晶層の上に形成され絵素電極とともに画像を表示するた
めの容量を形戊する対向電極を含む第２の基板とを備え
ている。そして、絵素電極は遮光膜と重なり合う領域に
おいて遮光膜の上部に位置していることを特徴としてい
る。 ［作用］ 本発明の液晶表示装置は、絵素電極の上面に遮光膜が存
在しないように構威されている。したがって、従来のよ
うに遮光膜の一部が絵素電極上の一部を覆っている場合
に観察されるような電圧保持率の低下は生じない。した
がって、極めて良好な表示品位が得られる。 ［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。 第１図は、本発明の一実施例によるアクティブマトリク
ス型液品表示装置の断面構造図であり、第２図は第１図
中の切断線■−■に沿った方向からの平面構造図であり
、さらに第３図は第２図中の切断線■−■に沿った方向
からの断面構造図である。これらの図を参照して、アク
ティブマトリクス型液晶表示装置は、互いに対向する第
１ガラス基板１と第２ガラス基板２と、これらの間にシ
ール樹脂８によって気密封止される液晶層３とを備えて
いる。第１ガラス基板１の表面上には互いに直交する方
向に延びた複数のゲート電極配線１１およびソース電極
配線１２が形成されている。 ゲート電極配線１１およびソース電極配線１２の交差部
近傍には薄膜トランジスタ４が形成されている。また、
ゲート電極配線１１およびソース電極配［１２に囲まれ
る領域には行列状に配列された絵素電極５が形成されて
いる。ソース電極配線１２は薄膜トランジスタ４のソー
ス電極１３に接続されている。また、絵素電極５は薄膜
トランジスタ４のドレイン電極１５に接続されている。 絵素電極５間の領域上には遮光膜６が形成されている。 遮光膜６はその端部において絵素電極５と重複する領域
を備えている。さらに、絵素電極５および遮光膜６の表
面上には配向膜７が形成されている。 第３図を参照して、薄膜トランジスタ４は第１ガラス基
板１表面上に形成されたゲート電極１１ａと、このゲー
ト電極１１ａの表面を覆うゲート酸化膜１６と、その上
面に形成されるアモルファスシリコンからなる半導体膜
１７とを備えている。 さらに、半導体膜１７の表面上には各々ｎ＋アモルファ
スシリコン膜１８、１８を介してかつギャップ領域１４
により分離されたソース電極１３およびドレイン電極１
５が形成されている。ソース電極１３およびドレイン電
極１５の上面には絶縁１１！Ｉｉｌ９を介して遮光１ｔ
！ｊｌ６が形成されている。ドレイン電極１５の上面に
おいては遮光Ｍ６はドレイン電極１５の一部が露出する
ように形戊されている。そして、絵素雷極５の端部はソ
ース電極１３側においてはこの遮光膜６の上面に乗り上
げて形成されている。また、ドレイン電極１５側におい
ては、絵素電極５の一部が直接ドレイン電極１５に接し
、さらに遮光膜６の上面に延びて形戊されている。絵素
電極５とドレイン電極１５との接触面によりこの両者が
電気的に接続される。このように、この実施例において
は、遮光膜６はそのいずれの部分においても絵素電極５
の上面を覆ってはいない。 次に、本発明の第２の実施例について第４図および第５
図を用いて説明する。第４図は、第１の実施例の第２図
に対応する液晶表示装置の平面構造図であり、第５図は
、第３図に対応する薄膜トランジスタ４近傍の断面構造
図である。この例においては、絵素電極５と薄膜トラン
ジスタ４のドレイン電極５とのコンタクト方法に特徴点
を有している。すなわち、絶縁膜１つを介して薄膜トラ
ンジスタ４の上面を覆う遮光膜６は、ゲート電極１５の
上面においてコンタクト部２１が形成されている。そし
て、絵素電極５はこのコンタクト部２１を介してドレイ
ン電極１５と接続されている。 上記の第１および第２の実施例において、遮光膜６がた
とえば、カーボンブラックを分散させた黒色樹脂である
カラーモザイクＣＫ，青色の顔料を分散させた暗色樹脂
であるカラーモザイクＣＢあるいは黒色の染料によって
染色された樹脂であるＪＤＳなどが用いられる。なお、
これらの樹脂としては、ポリイミド、ボリアミド、ボリ
ウレタン、ポリ尿素、ボリケイ皮酸、アクリル、環化ゴ
ム、ナフトキノン、アジド樹脂またはこれらの誘導体が
用いられる。 次に、本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
概略製造方法について説明する。 まず、第１ガラス基板１上にタンタル、チタン、モリブ
デン、アルミニウム、銅、酸化錫、インジウム酸化錫な
どによってゲート電極１１ａを形成する。さらに、ゲー
ト電極１１ｇの上面に酸化タンタル、酸化シリコン、窒
化シリコンなどによるゲート絶縁膜１６を形成する。さ
らに、ゲート電極配線１１およびソース電極配線１２と
の交差する領域にも同様に絶縁膜を形成する。次に、ア
モルファスシリコンからなる半導体膜１７、ｎ＋アモル
ファスシリコン膜１８を形成する。そして、その後、タ
ンタル、チタン、モリブデン、アルミニウム、銅、酸化
錫、インジウム酸化錫などによるソース電極１３および
ドレイン電極１５を形成する。以上の工程により第１ガ
ラス基板１の表面上に薄膜トランジスタ４を形成する。 さらに、薄膜トランジスタ４のドレイン電極１５と絵素
電極５との接合部分を除き、ゲート電極１５、ソース電
極１３上に酸化シリコン、窒化シリコンなどからなる絶
縁膜１９を形成する。さらにその上に樹脂膜からなる遮
光膜６を形成する。 遮光膜の厚さは十分な遮光性を得るために少なくとも１
μｍ程度が必要とされる。遮光膜６としてカーボンブラ
ックを分散させた黒色樹脂であるカラーモザイクＣ　Ｋ
あるいは青色の顔料を分散させた暗色樹脂であるカラー
モザイクＣＢを用いる場合は、スビンコート、オフセッ
ト印刷、スプレーディッピングなどの方法によって所定
の膜厚に塗布した後、８５℃で２分間加熱し、ポリビニ
ルアルコールによる酸素遮断膜を塗布した後、再度８５
℃で２分間加熱し、４０ｍｊ／ｃｍ２程度の紫外光で所
定のパターンに露光し、もう一度８５℃で２分間加熱し
所定の現像液で１分間現像し、純水によって洗浄した後
、２００℃で５分間加熱して形成される。また、黒色の
染料によって染色された樹脂であるＪＤＳを用いる場合
は、スピンコート、オフセット印刷、スプレー、ディッ
ピングなどの方法によって所定の膜厚に塗布した後、１
４０℃で３０分間加熱し、３０ｍＪ／ｃｍ２程度の紫外
光で所定のパターンに露光し、純水によって１分間現像
した後、１８０℃で３０分間加熱する。そこでＢ　Ｌ　
Ａ　Ｃ　Ｋ　−　１　８　１　（日本化薬製）１％、酢
酸２％の６０℃の水溶液に３０分間ディップし染色した
後、純水で洗浄し１８０℃で１０分間乾燥し形成する。 上記のようにして形成された遮光膜６上に、スバッタ法
によってインジウム酸化錫を貼着し、フォトレジストを
塗布し、所定のパターンに露光・現像した後、臭化水素
でエッチングし絵素電極６を形成する。この工程におい
て遮光膜６が大きなダメージを受ける場合には、絵素電
極６と薄膜トランジスタ４とが接している部分を除いて
遮光膜６上に酸化シリコンなどの保換膜を設けてもよい
。 さらに、遮光膜６および絵素電極５が形成されたガラス
基板１上にポリイミドによる陀向膜を形成し、ラビング
法によって配向処理を行ない、第２ガラス基板２との間
にネマチック液晶を封入し貼り合わせる。これにより、
第１図に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置液晶
セルが製造される。 なお、第１図において第１ガラス基板１と第２ガラス基
板２との間隔はスペーサ２０によって規定される。 なお、上記実施例においては薄膜トランジスタ４のドレ
イン電極１５と絵素電極５との接続方法は上記のような
形状に限定されるものではない。 すなわち、遮光１６が絵素電極５の上面を覆うことのな
い形状であればどのような形状であっても構わない。 ［発明の効果］ 以上のように、本発明による液晶表示装置は、遮光膜が
いずれの領域においても絵素電極の上面を覆うことのな
いように構成したので、電圧保持率が低下することなく
、明るく表示品位の高い画像を有する液晶表示装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による液晶表示装置の断面構造図であ
る。第２図は、本発明の第１の実施例による液晶表示装
置であって、第１図中の切断線■一ｍに沿った方向から
の断面構造図である。さらに、第３図は第２図中の切断
線■−■に沿った方向からの断面構造図である。第４図
は、本発明の第２の実施例による液晶表示装置であって
、第１図中の切断線■一■に沿った方向からの平面構造
図である。そして、第５図は、第４図中の切断線ｖ−■
に沿った方向からの断面構造図である。 第６図は、従来の液晶表示装置の断面構造図である。第
７図は、第６図中の切断線■−■に沿った方向からの平
面構造図である。第８図は、第７図中の切断線■−■に
沿った方向からの断面構造図である。第９図は、従来の
液晶表示装置の電圧保持率の試験に用いられた試験用液
晶表示装置の断面構造図である。第１０図は、第９図の
試験用液晶表示装置を用いて実験された電圧保持率の結
果を示す図である。 図において、１は第１ガラス基板、２は第２ガラス基板
、３は７＆品層、４は薄膜トランジスタ、５は絵素電極
、６は遮光膜、７、９は配向膜、１０は透明電極、１１
、ｌｌａはゲート電極配線（ゲート電極）、１３はソー
ス電極、１５はドレイン電極、２１はコンタクト部を示
している。 なお、図中同一符号は、同一または柑当部分を示す。 第１図 第２図 １３！１ １４図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 主表面を有する第１の基板と、 前記第１の基板の前記主表面上に互いに直交する方向に
   絶縁して延びた複数の第１電極配線および第２電極配線
   と、 前記第１電極配線と前記第２電極配線との各々の交差部
   付近に形成されたスイッチング素子と、前記主表面上に
   行列状に配列され、かつ前記スイッチング素子の一方の
   電極に接続される絵素電極と、 配列された前記絵素電極の間に位置する前記第１の基板
   上の領域を覆い、その周縁部が前記絵素電極と重なり合
   う遮光膜と、 前記第１の基板の主表面上に形成された液晶層と、 前記液晶層の上に形成され、前記絵素電極とともに画像
   を表示するための容量を形成する対向電極を含む第２の
   基板とを備え、 前記絵素電極は、前記遮光膜と重なり合う領域において
   前記遮光膜の上部に位置している、液晶表示装置。