JPH06130416A

JPH06130416A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06130416A
Application number: JP27867592A
Authority: JP
Inventors: Masashi Jinno; 優志神野; Tsutomu Yamada; 努山田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-10-16
Filing date: 1992-10-16
Publication date: 1994-05-13

Abstract

(57)【要約】【目的】ゲートラインおよびドレインラインから離れ
て表示電極を設けているために、この離れた部分を覆う
遮光膜が必要であった。この遮光膜は貼り合わせ精度が
考慮され、大きく設計されているためその分開口率が低
下し、表示特性が悪化した。本願はこの開口率を向上す
るものである。【構成】トランジスタのドレイン電極およびソース電
極を含む基板（１０）全面に層間絶縁膜（２４）を設け
ることで、表示電極（１４）はドレインライン（２２）
に重ねることができる。その結果、ドレインラインおよ
びゲートラインと表示電極の間を覆う遮光膜は不要とな
り、表示領域は、ゲートライン（１１）とドレインライ
ン（２２）の側辺で規定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液晶表示装置に関し、特
に開口率を向上させた液晶表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【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液晶表示装置は、脚光を浴びてお
り、すでに携帯用ＴＶ、ビデオモニター、液晶プロジェ
クターとして商品化されている。これらの技術動向を詳
細に説明したものとして、日経ＢＰ社が発行した「フラ
ットパネル・ディスプレイ１９９１」がある。この中
には、色々な構造の液晶表示装置が開示されているが、
ここではＴＦＴを利用したアクティブ・マトリックス液
晶表示装置で以下に説明をしてゆく。

【０００３】このアクティブ・マトリックス液晶表示装
置は、例えば図４（図８のＡ−Ａ線に対応する断面図）
の如き構成を有する。先ず透明な絶縁性基板、例えばガ
ラス基板がある。このガラス基板（５０）上には、ＴＦ
Ｔの一構成要素となるゲート（５１）および補助容量電
極（５２）が、例えばＭｏ−Ｔａ合金等より形成されて
いる。更に全面にはＳｉＮｘから成る膜（５３）が積層
されている。続いて前記ゲート（５１）に対応するＳｉ
Ｎｘ膜（５３）上には、アモルファス・シリコン膜（５
４）およびＮ⁺型のアモルファス・シリコン膜（５５）
が積層され、この２層のアモルファス・シリコン膜（５
４），（５５）の間には、半導体保護膜（５６）が設け
られている。続いてＮ⁺型のアモルファス・シリコン膜
（５５）上には、ソース電極（５７）およびドレイン電
極（５８）（ここでソースとドレインが反対で呼ばれる
こともある。）が、例えばＭｏとＡｌの積層体で設けら
れている。更には前記補助容量電極（５２）に対応する
前記ＳｉＮｘ膜上に、例えばＩＴＯより成る表示電極
（５９）が設けられ、前記ソース電極（５７）と電気的
に接続されている。更には全面にパシベーション膜が必
要によって設けられ、配向膜が設けられている。ここで
はこのパシベーション膜および配向膜は、都合により図
面では省略した。

【０００４】一方、前記ガラス基板（５０）と対向し
て、ガラス基板（６０）が設けられ、このガラス基板上
に遮光膜（６１）、対向電極（６２）および配向膜（不
図示）が設けられている。更に、この一対のガラス基板
間に液晶が注入され、液晶表示装置と成る。図８で、一
点鎖線で示した（６３）が、ゲートライン、実線で示し
た（６４）がドレインライン、２点鎖線で示した（５
９）が表示電極および３点鎖線で示した（６２）が対向
基板（６０）に設けられた遮光膜（６１）の対応位置で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、図８におい
て、表示電極（５９）は、ゲートライン（６３）および
ドレインライン（６４）から短絡防止のために数μｍ程
度離して内側に設けられ、表示電極（５９）の周辺に無
駄なスペースが設けられている。またこのスペースに位
置する液晶は、動作しないために、対向基板（６０）に
遮光膜（６１）を設けて光漏れを防止している。

【０００６】この点から、無駄なスペースの存在によ
り、表示電極の面積減少、つまり開口率が低下し、表示
品位を低下させる問題があった。また開口率を上げるた
めに、前記ゲートライン、ドレインラインと表示電極の
間隔を狭めようとすれば、短絡等が発生し歩留まりの低
下を招く問題があった。一方、遮光膜（６１）は、ガラ
ス基板（５０）および（６０）の貼り合わせの際のずれ
を考慮し、表示電極よりも５〜１０μｍ内側に設けるた
め、表示領域は益々減少し、更に表示が暗くなる問題を
有していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題に
鑑みて成され、第１に、トランジスタを含む絶縁性基板
（１０）の上に層間絶縁膜（２４）を設け、この上に設
けられた表示電極（１４）の周囲をゲートライン（１
１）およびドレインライン（２２）まで延在させること
で解決するものである。

【０００８】第２に、前述の手段において、光をトラン
ジスタが設けられた絶縁性基板（１０）側から入射させ
ることで解決するものである。第３に、トランジスタを
含む絶縁性基板（１０）の上に層間絶縁膜（２４）を設
け、この上に設けられた表示電極（１４）の周囲をゲー
トライン（１１）およびドレインライン（２２）まで延
在させ、遮光膜（３０）は、トランジスタ領域およびそ
の周囲に対応する対向基板（２５）に設けることで解決
するものである。

【０００９】第４に、トランジスタを含む絶縁性基板
（１０）の上に層間絶縁膜（２４）を設け、この上に設
けられた表示電極（１４）の周囲をゲートライン（１
１）およびドレインライン（２２）まで延在させ、遮光
膜（３１）を、ａ−Ｓｉが設けられた領域に対応する層
間絶縁膜（２４）上に設けることで解決するものであ
る。

【００１０】

【作用】第１の手段は、層間絶縁膜（２４）をトランジ
スタを含む絶縁基板（１０）上に設けることで、この表
示電極（１４）とドレインライン（２２）の短絡を防止
し、層間絶縁膜（２４）の上に直接設けた表示電極（１
４）を図５の２点鎖線のようにドレインライン（２２）
およびゲートライン（１１）上にまで延在させることが
できる。そのためドレインライン（２２）およびゲート
ライン（１１）と数μｍ程度離して設ける必要がなくな
る。従ってこの構成により、光をどちらの基板（１
０）、（２５）から入射させても開口率の向上を達成す
ることができる。

【００１１】第２の光を絶縁性基板（１０）側から入射
させる場合、ゲート電極（１３）、ゲートライン（１
１）、ソース電極（２３）、ドレイン電極（２１）およ
びドレインライン（２２）が遮光膜として機能するため
に遮光膜を省略させることができる。この場合、基板
（１０）、（２５）の貼り合わせ精度を考慮したマージ
ンを遮光膜に盛り込む必要がないため更に開口率を向上
させることができる。

【００１２】第３および第４の光を対向基板（２５）側
から入射させる場合は、ソース電極（２３）とドレイン
電極（２１）との間、またはその周囲からトランジスタ
のａ−Ｓｉへの光浸入を防止するために、対向基板（２
５）または絶縁性基板（１０）に遮光膜（３０）、（３
１）を設けている。第３の場合、遮光膜（３０）は、ト
ランジスタに隣接した表示電極側辺およびゲートライン
の一部と重畳するだけでよく、従来例のように、表示電
極の全側辺にわたりその内側に来るように遮光膜を設け
る必要がないために、大幅に開口率を向上させることが
できる。第４は、表示電極（１４）と離間して絶縁性基
板（１０）側に設けるため、第３の実施例で必要な貼り
合わせ精度によるマージンを省略でき、第３よりも更に
開口率を向上させることができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１乃至
図３のＡ−Ａ線に対応する断面図は、図５乃至図７とな
る。まず図１および図５を参照しながら第１の実施例を
説明してゆく。先ず、透明な絶縁性基板（１０）があ
り、この上には、複数本のゲートライン（１１）および
このゲートライン（１１）と実質的に平行な複数本の補
助容量ライン（１２）が設けられている。

【００１４】このゲートライン（１１）は、例えば約１
５００ÅのＣｒより成り一点鎖線で示され左右に延在さ
れており、このゲートライン（１１）から垂直に突出し
た領域を設け、これをＴＦＴのゲート（１３）としてい
る。また補助容量ライン（１４）は、ゲートライン（１
１）と同時に形成されるため約１５００ÅのＣｒより成
り、後述する表示電極（１４）の下層に少なくとも一部
が重畳して設けられ、左右に隣接する補助容量電極（１
５）と一体で構成するために、補助容量ライン（１２）
が前記ゲートライン（１１）と平行に延在されている。

【００１５】また前記ゲート（１３）と一体のゲートラ
イン（１１）および補助容量電極（１５）と一体の補助
容量ライン（１２）を覆うゲート絶縁膜（１６）と、前
記ゲート（１３）に対応するゲート絶縁膜（１６）上に
積層されたノンドープの非単結晶シリコン膜（１７）
と、このシリコン膜（１７）の両端（ソース及びドレイ
ンに対応する領域）に積層されたＮ⁺型の非単結晶シリ
コン膜（１８），（１９）が設けられている。

【００１６】前記ゲート絶縁膜は、ＳｉＮｘより成り前
記ガラス基板表面に約４０００Åの厚さで形成される。
またＴＦＴが形成されるゲート絶縁膜上には、例えばノ
ンドープのアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉ層とす
る。）（１７）およびＮ⁺型にドープされたアモルファ
スシリコン（以下Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層とする。）（１８），
（１９）が積層されている。ａ−Ｓｉ層（１７）は、ゲ
ート（１３）よりも狭く設けられ、図５では点線で示さ
れた四角形の領域に、約１０００Åの厚さで形成され、
Ｎ⁺ａ−Ｓｉ層（１８），（１９）は、この四角形の右
側と左側の２つの領域に、約５００Åの厚さで形成され
ている。またａ−Ｓｉ層とＮ⁺ａ−Ｓｉ層との間には、
約２５００ÅのＳｉＮｘより成る半導体保護膜（２０）
が、点線（１７）（ａ−Ｓｉ（１７））の領域よりも小
さい実線の領域に設けられている。ただし、この半導体
保護膜は、省略される場合もある。

【００１７】更には、積層体のドレイン領域と電気的に
接続されたドレイン電極（２１）と、このドレイン電極
と一体で前記ゲートライン（１１）と直交する方向に延
在された複数本のドレインライン（２２）と、積層体の
ソース領域と電気的に接続されたソース電極（２３）と
がある。前記ドレイン電極（２１）およびこれと一体の
ドレインライン（２２）は、図５では実線でなり、Ｍｏ
とＡｌの２層構造で成り、下層のＭｏは約１０００Å、
上層のＡｌは約７０００Åで成っている。またソース電
極（２３）は、ドレイン電極と同一工程でなり、ドレイ
ン電極と同じようにＭｏとＡｌの２層構成で形成し、後
述の表示電極（１４）と電気的に接続されている。

【００１８】また全面には、層間絶縁膜（２４）が積層
され、この上に、図５の２点鎖線で示される表示電極
（１４）が設けられる。ここで表示電極（１４）とソー
ス電極（２３）の電気的コンタクトは、Ｃの部分で達成
されている。このコンタクトは、図１のようにソース電
極をエッチングにより一部突出させ、この突出部を露出
させるために、層間絶縁膜（２４）をエッチバックして
達成されている。しかし、突出部の形成をせず、層間絶
縁膜にコンタクトホールを形成してソース電極（２３）
を露出させ、このコンタクトホールに表示電極（１４）
の一部を埋め込ませてもよい。また表示電極の断線を考
慮して、Ｃの部分だけ、ソース電極または表示電極と同
時に形成されない材料を埋め込み、コンタクト部分を平
坦化させてから表示電極を形成してもよい。

【００１９】更には図示を省略したがファイナルパシベ
ーション（必要により設けられる。）、配向膜が形成さ
れ、対向するガラス基板（２５）には、対向電極（２
６）および配向膜（２７）等が設けられる。そしてスペ
ーサを介してこの２枚のガラス基板の周辺がシールさ
れ、中に液晶が注入されて本装置が得られる。本発明の
特徴は、図５の２点鎖線で示した表示電極（１４）にあ
る。図からも判るように、トランジスタ周囲の極近傍を
除いて、表示電極（１４）は、ゲートライン（１１）と
ドレインライン（２２）と重なって設けてある。つまり
層間絶縁膜（２４）を設けることで、ドレインライン
（２２）と表示電極（１４）との短絡を防止しつつ、ド
レインライン上にまで表示電極を重畳させることができ
るので表示電極をドレインラインとゲートラインに重ね
ることができる。またゲートライン（１１）の上には、
ゲート絶縁膜（１６）があり、図８の従来構造において
も表示電極（１４）をゲートラインに重ねることが可能
であるが、液晶表示装置は、ゲートラインとドレインラ
イン、ゲートラインと表示電極、表示電極と補助容量電
極等の短絡が非常な問題であるために、表示電極をゲー
トライン上に設けることはしていなかった。しかし本実
施例では、層間絶縁膜（２４）が更に間に設けられるた
め、ゲート絶縁膜（１６）のピンホールと層間絶縁膜
（２４）のピンホールは一致せず、表示電極（１４）を
ゲートライン（１１）に重ねることができた。

【００２０】従って、従来では、ゲートラインとドレイ
ンラインから若干離れた内側に設け、この離間部からの
光漏れのために、対向基板側に位置合わせ精度も考えて
遮光膜が設けられていたが、この離間および遮光膜を省
略することができる。図１の第１の実施例は、トランジ
スタが形成される基板（１０）側より光を入射させるも
のである。ゲート領域よりもａ−Ｓｉ（１７）、（１
８）、（１９）が内側に設けられておれば、表示電極間
の遮光は、ドレインラインとゲートラインがその働きを
機能するために、大幅な開口率の向上の達成ができる。

【００２１】また従来は、ゲート絶縁膜（１６）の上に
表示電極（１４）が積層されていたが、この間に層間絶
縁膜（２４）を設けることにより、この表示電極形成領
域面が平坦化され、表示電極上の配向膜のラビングムラ
による配向ムラやドメインが減少する。更には、表示電
極とドレインライン、表示電極とゲートラインの間は、
従来構造では、所定の間隔をもって離間していた。その
ため図５では、横方向に電界が発生していた。これは、
表示電極（１４）の周囲にリバースチルトドメインが発
生するが、本願は、表示電極とドレインライン、表示電
極とゲートラインは重畳しているので離間部がないた
め、このドメインが減少する効果も有する。従来はこの
ドメインを隠すために遮光膜を設けていたが、本願は、
これを隠すための遮光膜は不要となった。また仮に本願
構造でドメインが発生しても、このドメインの発生領域
は、ドレインラインやゲートラインの上であるために、
光がどちらから入射されようとこのラインにドメインが
隠れ表示品位の低下は防止できる。

【００２２】図５は、ドレイン電極（２１）とゲートラ
イン（１１）、ソース電極（２３）とゲートライン（１
１）およびソース、ドレイン電極（２１）、（２３）と
表示電極（１４）によって、光の透過部分（斜線部分）
が形成され、表示品質を低下させるが、ゲートラインや
ソース、ドレイン電極のサイズを大きくすることで無く
すことができる。

【００２３】これらの効果は、これから述べる実施例に
おいても、構造がほとんど同じであるために同様な効果
を生ずる。本実施例は、トランジスタが形成された基板
（１０）の方から光を入射させる場合を説明したが、対
向基板（２５）側から光を入射させる第２の実施例を図
２および図６を参照しながら説明する。

【００２４】本実施例は、第１の実施例とほとんど同一
であるので、ここでは異なる部分のみを説明する。つま
り３点鎖線で示す遮光膜（３０）を対向基板（２５）側
に設け、光が直接ａ−Ｓｉ層（１７）乃至（１８）へ入
射されるのを防止し、特にプロジェクター等の大照射に
よるリーク電流を防止している。ここで遮光膜（３０）
は、基板（１０）と基板（２５）との貼り合わせ精度を
考えて若干のマージンを設ける必要があるが、前実施例
と同様に表示電極（１４）をゲートライン（１１）、ド
レインライン（２２）と重ねることができるため、従来
の構造よりも開口率を向上させることができる。

【００２５】第３の実施例、図３および図７は、第２の
実施例と同様に対向基板（２５）側から光を入射させる
場合であるが、遮光膜（３１）は図７の３点鎖線のよう
にトランジスタが形成される基板（１０）側に設けられ
ている。つまり層間絶縁層（２４）の上に設けること
で、対向基板（２５）の遮光膜を完全に無くすことがで
き、従来や第２の実施例のような対向基板の貼り合わせ
精度を考慮したマージンを考える必要がないために、前
実施例よりも開口率を向上させることができる。

【００２６】またａ−Ｓｉサイズをゲートのサイズより
小さく設ければ、トランジスタが形成された基板（１
０）側から光を入射させることができる。この時、対向
基板（２５）側に設けられた反射面により、光が基板
（１０）の方向に反射されても、遮光膜（３１）により
この光がａ−Ｓｉに入るのを阻止することができる。こ
こで第２、第３の実施例のａ−Ｓｉ（１７）乃至（１
９）は、遮光膜（３０）、（３１）からはみ出さないよ
うに設ける必要があるが、ゲート（１３）からはみ出
す、はみ出さないは特に問題ではない。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、トラ
ンジスタ、特にソース電極およびドレイン電極を覆う層
間絶縁膜を設けることで、表示電極をドレインライン上
に重ねることができる。従ってゲートラインおよびドレ
インラインに重なるように表示電極を設けることができ
る。従って従来ゲートラインと表示電極の間、ドレイン
ラインと表示電極の間に設けていた遮光膜が不要とな
り、表示領域は、トランジスタの近傍を除いて、ゲート
ラインとドレインラインの側辺で規定されるので、従来
から比べ開口率を向上させることができる。特に補助容
量ラインと表示電極との間には、絶縁層が２層形成され
たことになり、この２つの間の短絡低減を更に向上でき
る。

【００２８】また表示電極とドレインライン、表示電極
とゲートラインとの間には、離間部が無いために横方向
の電界が発生せず、リバースチルトドメインの発生が減
少できる。さらにはこのリバースチルトドメインを覆う
ための遮光膜は省略できる。まず第１の実施例は、前述
した構成で、トランジスタが形成された基板側から光を
入射させるもので、対向基板には敢えて設けることもな
い。従って対向基板に遮光膜を設けないと、対向基板と
トランジスタが設けられる基板との張り合わせ精度を考
慮したマージンを表示電極に盛り込む必要がないために
大幅な開口率の向上を達成できる。

【００２９】第２の実施例は、前実施例よりも光の強度
が大きく、ゲートの遮光では不十分であるもので、特に
プロジェクター等の高強度の光源を必要とする場合であ
る。対向基板側に十分な厚さの遮光膜が形成されるた
め、光の漏れによるリーク電流の増加もなく開口率の向
上を達成できる。第３の実施例は、第２の実施例と同様
な方向から光を入射させるもので、トランジスタが形成
された基板側に遮光膜を設けるものである。第１の実施
例と同様に基板間の貼り合わせ精度を考えなくてよいた
め、開口率の向上を達成できる。

【００３０】更に前記第２、第３の実施例では、トラン
ジスタの形成領域に遮光膜が設けられたため、ホトキャ
リアによる悪化、ａ−Ｓｉに入ったり、ゲート絶縁膜に
入ったりして、立ち上がり特性の悪化やスレッショルド
電圧のシフトを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例である液晶表示装置の断面図であ
る。

【図２】第２の実施例である液晶表示装置の断面図であ
る。

【図３】第３の実施例である液晶表示装置の断面図であ
る。

【図４】従来の液晶表示装置の断面図である。

【図５】第１の実施例である液晶表示装置の平面図であ
る。

【図６】第２の実施例である液晶表示装置の平面図であ
る。

【図７】第３の実施例である液晶表示装置の平面図であ
る。

【図８】従来の液晶表示装置の平面図である。

【符号の説明】

１０ガラス基板１１ゲートライン１３ゲート１４表示電極１６ゲート絶縁膜１７ノンドープのａ−Ｓｉ１８，１９Ｎ⁺型のａ−Ｓｉ２１ドレイン電極２２ドレインライン２３ソース電極２４層間絶縁膜２５対向基板２６対向電極２７配向膜３０，３１遮光膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明な絶縁性基板上に形成された複数の
ゲートと、このゲートと一体または電気的に接続された複数本のゲ
ートラインと、このゲートラインおよびゲートを含む前記絶縁性基板全
面に設けられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に前記ゲートラインと交差する方向
に設けられた複数本のドレインラインと、この交点の近傍に形成され、前記ゲート上に積層された
非単結晶シリコン膜およびこの上に設けられたソース電
極およびドレイン電極とを有するトランジスタと、このトランジスタのソース電極と電気的にコンタクトし
且つ前記ゲートラインと前記ドレインラインで囲まれた
領域に配置された表示電極とを少なくとも有する液晶表
示装置において、前記トランジスタを含む前記絶縁性基板上には層間絶縁
膜が設けられ、この層間絶縁膜上に設けられた表示電極
の周囲は、前記ゲートラインおよび前記ドレインライン
まで延在されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記表示電極を含む絶縁性基板全面に
は、配向膜が設けられ、この絶縁性基板と対向する透明
な絶縁性基板には、少なくとも透明電極よりなる対向電
極および配向膜が設けられ、光は、トランジスタが設け
られた前記絶縁性基板側より入射される請求項１記載の
液晶表示装置。
【請求項３】透明な絶縁性基板上に形成された複数の
ゲートと、このゲートと一体または電気的に接続された複数本のゲ
ートラインと、このゲートラインおよびゲートを含む前記絶縁性基板全
面に設けられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に前記ゲートラインと交差する方向
に設けられた複数本のドレインラインと、この交点の近傍に形成され、前記ゲート上に積層された
非単結晶シリコン膜およびこの上に設けられたソース電
極およびドレイン電極とを有するトランジスタと、このトランジスタのソース電極と電気的にコンタクトし
且つ前記ゲートラインと前記ドレインラインで囲まれた
領域に配置された表示電極とを少なくとも有する液晶表
示装置において、前記トランジスタを含む前記絶縁性基板上には層間絶縁
膜が設けられ、この層間絶縁膜上に設けられた表示電極
の周囲は、前記ゲートラインおよび前記ドレインライン
まで延在され、この表示電極を含む絶縁性基板上には配
向膜が設けられ、この絶縁性基板と対向する透明な絶縁
性基板上には、トランジスタ領域およびこの回りに延在
した表示電極側辺までを覆う遮光膜、透明電極よりなる
対向電極および配向膜が設けられることを特徴とした液
晶表示装置。
【請求項４】透明な絶縁性基板上に形成された複数の
ゲートと、このゲートと一体または電気的に接続された複数本のゲ
ートラインと、このゲートラインおよびゲートを含む前記絶縁性基板全
面に設けられたゲート絶縁膜と、このゲート絶縁膜上に前記ゲートラインと交差する方向
に設けられた複数本のドレインラインと、この交点の近傍に形成され、前記ゲート上に積層された
非単結晶シリコン膜およびこの上に設けられたソース電
極およびドレイン電極とを有するトランジスタと、このトランジスタのソース電極と電気的にコンタクトし
且つ前記ゲートラインと前記ドレインラインで囲まれた
領域に配置された表示電極とを少なくとも有する液晶表
示装置において、前記トランジスタを含む前記絶縁性基板上には層間絶縁
膜が設けられ、この層間絶縁膜上に設けられた表示電極
の周囲は、前記ゲートラインおよび前記ドレインライン
まで延在され、前記非単結晶シリコン膜領域に対応する
前記層間絶縁膜上に遮光膜を設けたことを特徴とした液
晶表示装置。