JPH0486809A

JPH0486809A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0486809A
Application number: JP2203367A
Authority: JP
Inventors: Norio Nakatani; 中谷　紀夫
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-19

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、半導体素子を備えた液晶表示装置の遮光膜構
造に関するものである。

（ロ）従来の技術近年、薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリック
ス型の液晶表示装置が実用化され、現在ではこの程装置
の大型化を目指した研究開発が盛んである。

第１図に従来のアクティブマトリックス型液晶表示装置
の断面図を示す。図の装置は、薄膜トランジスタ（以下
ＴＰＴと称する）を各画素電極６．６．・・・に対応づ
けて形成した画素電極基板１と対向電極基板２を一定の
間隙でシール３を用いて貼り合わせてなるセル内に、液
晶４を充填したものであって、両基板の上下には夫々偏
光板５゜５が貼りつけられている。このようなアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置に於ては、その画素電極
基板１が、多数の行列配置された画素電極６．６．・・
・間に行方向に延在する走査線（図示せず）と列方向に
延在する信号線７，７．・・どの交点にＴＰＴを設けた
構成のＴＰＴアレーを形成している。一方、対向電極基
板２は、その上に上記画素電極基板１の各画素電極６，
６．・・・の夫々に対応する大きさと位置に合致した赤
、緑、青色の該画素電極６にイルタ８，８．・・・と、
このカラーフィルタ８，８．・・・以外の画素間領域を
遮光する金属膜１０が形成されている。更にこれらフィ
ルタ８．８．・・・及び遮光膜１０が形成された後に、
このカラーフィルタ８，８．・・・からの汚染防止のた
めの保護膜９が形成され、この保護膜９の上には、共通
電極となる透明導電膜１１が全面に形成されている（特
開昭６１−２３６５８６号公報）。

上述の第１図の如き従来装置においては、遮光膜１０を
対向電極基板２上に形成しているので、液晶表示装置を
斜めから見たときに視差が生じて、所定のカラーフィル
タ８に対応しない隣接画素の透過光が目視されることに
なり、遮光膜１０の本来のブラックマトリックス効果（
色画素間の分離を行うことによる混色の回避）が失われ
ることになる欠点があった。

一方、上述の第１図の場合とは逆にＴＰＴ基板上に遮光
膜１７を設けた液晶表示装置が提案されている。このよ
うな装置の要部（ＴＰＴ近辺）構造を第２図に示す。

同図の装置においては、画素電極基板１上に、ゲート電
極１２、ゲート絶縁膜１３、アモルファスジノコン膜１
４、画素電極６、ソース電極およびドレイン電極１５、
絶縁膜１６を順次積層したＴＰＴ上に遮光膜１７が形成
されている。この遮光膜１７は、ＴＰＴのアモルファス
シリコン膜１４への光の照射によるＴＰＴの誤動作を防
ぐために設けられたものであり、ＴＦＴ部をカバーでき
る大きさの金属膜で構成されている（特開昭５６−１０
７２８７号公報、特開昭５６−７４８０号公報参照）。

しかしながら、第２図の如き従来の液晶表示装置におい
ては、ＴＰＴのアモルファスシリコン膜１４に対する遮
光はできるもののこの遮光膜１７の材料である金属膜が
、低抵抗のため絶縁膜１６に欠陥がある場合、遮光膜１
７を介してソース電極並びにドレイン電極１５間がショ
ート状態になる欠点がある。さらに、遮光膜１７とソー
ス電極１５間あるいは遮光膜１７とドレイン電極１５間
に浮遊容量を発生しＴＰＴの動作特性に悪影響を与える
欠点があったこのように、金属を材料とした遮光膜１７
を液晶表示装置に応用した場合は上述の欠点により、画
像信号に歪みを与え、表示不良を招く不都合があった。

また一方で、有機遮光膜をＴＰＴ上に部分的（アモルフ
ァスシリコン膜位置のみ）に設けた液晶表示装置も提案
されている。しかしながら、このような液晶表示装置で
は浮遊容量の低減はできるものの画素電極６．６．・・
・間の遮光が不十分であったので、ブラックマトリック
ス効果を期待できるものではなかった。すなわち、画素
間の光漏れを防止して表示色コントラストを向上させる
効果を望むことができないものであった。

（ハ）発明が解決しようとした課題本発明は上述の従来の欠点に鑑みてなされたものであり
、充分なブラックマトリックス効果を得るとともにＴＰ
Ｔの各種電極に与える浮遊容量の回避を図った半導体素
子アレー、並びに該アレーを用いたアクティブマトリッ
クス型の液晶表示装置を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の液晶表示装置は、画素電極基板と、この画素電
極基板の各画素に対向する対向電極を備えた対向電極基
板と、これら両基板間に充填された液晶物質とから成る
ものであって、上記画素電極基板上には、上記半導体素
子の遮光を行う遮光膜を備え、この遮光膜は、画素電極
位置以外の領域を被覆する有機材料膜にて形成したもの
であるまた、本発明の半導体素子アレーは、複数の信号
線と複数の走査線との各交差部に画素電極、及び該画素
電極に信号線の画像信号を印加するための半導体素子を
夫々配置し、さらに、上記画素電極位置以外を遮光する
有機材料膜を備え、この有機材料膜にて、上記信号線、
走査線、及び半導体素子を被覆するものである。

（ホ）作用本発明によれば、有機材料の遮光膜で画素電極基板側の
ＴＦＴ部及び信号線並びに走査線上を被覆することによ
り、金属を材料とした遮光膜で被覆する場合に比べて浮
遊容量が低減できるばかりか、対向電極側に遮光膜を配
した場合に比べてブラックマトリックス効果を大幅に向
上できる。

（へ）実施例第３図に、本発明の液晶表示装置の画素電極基板（半導
体素子アレー）の一実施例の平面図を示し、第４図にそ
のＡ−Ａ線断面図を示す。

同図（ａ）は、遮光膜形成前の平面図であり、同図の半
導体素子アレーの構成は、複数の信号線７、該信号線７
と直交した複数の走査線１８、これら配線７，７．・・
、１８，１８．・・・の各交差部に配された画素電極６
、上記信号線７と連なり画像信号を該画素電極６に印加
するためのドレイン電極１５、及び走査線１８と連なり
該画素電極６に信号を印加するゲート電極１２を配置し
てなる。

同図（ｂ）は、同図（ａ）の構成に遮光膜１９を被覆し
た状態を示しており、該遮光膜１９以外の領域及び画素
電極６の周辺部位置を所定量（数μｍ幅）重畳して覆っ
ている。即ち、第４図からも明らかなように、遮光膜１
９によって上記アモルファスシリコン膜１４いソース電
極並びにドレイン電極１５、ゲート電極１２等から成る
ＴＰＴ及び各信号線７並びに走査線１８が完全に覆われ
ている。

次に、本発明の主たる特徴である遮光膜についてその製
造工程図を用いて、以下に解説する。

第５図の製造方法においては、まず同図（ａ）に示す如
く、画素電極基板１上にゲート電極１２、ゲート絶縁膜
１３、アモルファスシリコン膜１４、画素電極６、ソー
ス電極およびドレイン電極１５、絶縁膜１６を順次積層
する。さらに絶縁膜１６上に遮光膜１９形成のためのリ
フトオフレジスト２０をパターニングし、続いて同図（
ｂ）に示す如く、遮光膜１９を堆積後、同図（Ｃ）に示
す如くリフトオフ法で、ＴＦＴ部及び信号線７並びに走
査線１８上に遮光膜１９を形成する。

ここで遮光膜１９の成膜は、有機顔料フタロシアニンブ
ルー、キナクリドン、イソインドリノンエローグリ−ニ
ッシュをそれぞれ０．６μｍ蒸着法で行った。このよう
にして形成した遮光膜の絶縁抵抗は１０１１Ω以上と非
常に高抵抗であり、液晶パネル状態での試験では、ソー
ス・ドレイン間のショートによる常時点灯のドツト欠点
は発生しなかった。このような有機顔料に比べ、遮光膜
をクロム（Ｃｒ）で形成した場合は、十数万ドツト中上
述のドツト欠点が十数点発生した。

尚、有機顔料としては、上記フロシアニン系顔料、キナ
クリドン系顔料、イソインドリノン系顔料以外にアゾ系
顔料、アントラキノン系顔料、トリフェニルメタン系顔
料、ジオキサジン系顔料が使用できる。これらを遮光膜
として使う場合は、何種類か複合して使用するのが好ま
しい。

また、有機顔料以外にゼラチン、カゼイン、グツニー等
の天然高分子材料やポリビニルアルコール、ポリビニル
とロリドンアクリル樹脂等の合成高分子材料を重クロム
酸塩で感光化し、フォトリソプロセスで微細パターンを
形成し、その後、酸性染料や反応性染料で染色する方法
も採用できるまた、カーボン等の顔料をＰＶＡ系甜脂、
アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等の感光性樹脂に分
散させ、フォトリソプロセスで微細パターンを作る方法
も利用できる。この場合、上述染色法に比べてプロセス
が簡単になる。このような光吸収膜としては多環芳香族
炭化水素化合物のテトラシアノエチレン、ヘキサシアノ
ブタジェン、テトラシアノキシメタン、テトラシアノナ
フトキノジメタン、パラクロラニル、テトラチアフルバ
レン、テトラチアテトラセン、ビアピアラン、クラウン
エーテル及びその誘導体と複合錯体等がある。ポリアセ
チレン、ポリチオフェン、ポリピロール等のいわゆる導
電性高分子も使用できる。このような有機膜を遮光膜に
使用することで、金属膜に比較して格段に高抵抗膜が得
られる。

また、従来遮光膜を金属材料で画素電極側に形成した場
合、遮光膜とドレイン電極、ソース電極表示電極、ゲー
ト電極間に大きな浮遊容量が発生し、液晶の駆動電圧が
大きくなったり、表示ムラが発生するなどの問題が生じ
ていたが、遮光膜を有機材料で形成することにより解決
できる。

また、有機遮光膜をＴＰＴ上及び信号線並びに走査線上
に形成することでブラックマトリックス効果が得られ、
コントラストの向上が望める。

一方、この遮光膜を対向電極に形成するとＴＰＴ基板側
との間隙による視差が生じるので、これを回避するには
遮光膜面積を相当大きくしなければならない。従って、
この場合は、表示電極の開口率を相当低くしなければな
らなかったが、本発明装置に於ては、ＴＰＴアレー上に
遮光膜を直接形成しているので対向電極上にこれを形成
する場合に比べ高い開口率が得られる。

第６図に遮光膜形成工程の他の実施例を示す。

同図（ａ）に示す如く、第５図と同様に画素電極基板１
上にＴＦＴ部を形成し、同図（ｂ）に示す如く絶縁膜１
６上に遮光膜材料を蒸着しフォトリングラフィで遮光膜
１９を形成する。

以上の説明では、アクティブマトリックス型液晶表示装
置について本発明を例示してきたが、本発明はこれには
限らず、半導体素子アレーを配した表示装置、光電変換
装置等にも応用できるものである。

（ト）発明の効果本発明によれば、有機材料の遮光膜で画素電極位置以外
の領域を被覆しているので、ＴＰＴに対する遮光作用、
ＴＰＴの動作特性、劣化防止作用によって、信頼性の高
い半導体素子アレーが得られ、更には、表示品位の高い
液晶表示装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液晶表示装置の断面図、第２図は従来の
ＴＰＴの断面図、第３図（ａ）（ｂ）は夫々本発明の液晶表示装置の半導
体素子アレーの平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ断面図、第５図（ａ）乃至（ｂ）は本発明の遮光膜形成の一実施
例の工程断面図、第６図（ａ）（ｂ）は本発明の遮光膜形成の他の実施例
の工程断面図。１・・・画素電極基板、２・・・対向電極基板、３・・
・シール、　　　　４・・・液晶、５・・・偏光板、　
　　　６・・・画素電極、７・・・信号線、　　　　８
・・・カラーフィルタ、９・・・保護膜、１０・・・対向電極基板上の遮光膜、１１・・・透明導電膜、１２・・・ゲート電極、　１３・・・ゲート絶縁膜、１
４・・・アモルファスシリコン膜、１５・・・ソース電極並びにドレイン電極、１６・・・
絶縁膜、　　　１７・・・金属遮光膜、１８・・・走査
線、　　　　１９・・・本発明の遮光膜、２０・・・リ
フトオフレジスト。第１図第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の信号線と複数の走査線との各交差部に画素
電極、及び該画素電極に信号線の信号を印加するための
半導体素子を配置した画素電極基板と、この画素電極基
板の各画素に対向する対向電極を備えた対向電極基板と
、これら両基板間に充填された液晶物質とを備えた液晶
表示装置に於て、上記画素電極基板上には、上記半導体素子の遮光を行う
遮光膜を備え、この遮光膜は、画素電極位置以外の領域
を被覆する有機材料膜からなることを特徴とした液晶表
示装置。
（２）上記遮光膜は、その一部が上記画素電極の周辺部
位置に重畳することを特徴とした請求項１記載の液晶表
示装置。
（３）複数の信号線と複数の走査線との各交差部に画素
電極、及び該画素電極に信号線の画像信号を印加するた
めの半導体素子を夫々配置し、さらに、上記画素電極位
置以外を遮光する有機材料膜を備え、この有機材料膜に
て、上記信号線、走査線、及び半導体素子を被覆するこ
とを特徴とした表示装置の半導体素子アレー。