JPH06148681A

JPH06148681A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH06148681A
Application number: JP29995792A
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: 1992-11-10
Filing date: 1992-11-10
Publication date: 1994-05-27

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、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】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、表示電極
（１４）をドレインライン（２２）に重ねる。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。一方、層間絶縁膜（２４）の介在による補助容量値
の低下を、層間絶縁膜の除去（Ｉ）やゲート絶縁膜上に
補助容量電極を設けることで解決している。

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（５
０）上には、ＴＦＴ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（５
１）に対応するＳｉＮｘ膜（５３）上には、アモルファ
ス・シリコン膜（５４）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（５４），（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（５
７）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ＩＴ
Ｏ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（６
３）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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５は、本願の平面図
であり、Ａ−Ａ線に対応する断面図が図１である。図５
において、２点鎖線で示す表示電極（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、３点鎖線に対応する位置の対向基板（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
（貼り合わせ精度）を考慮し、表示電極よりも５〜１０
μｍ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】また補助容量電極（５２）もゲートと同一
材料でなり、特にＩＴＯ等の透明電極以外で形成される
と、この材料により光を遮光するために更に開口率が低
下する問題も有していた。更には、表示電極と補助容量
電極の間に形成される誘電体（ここではゲート絶縁膜）
が厚く形成されると、その分補助容量を形成する電極面
積（補助容量電極面積）を増大する必要が生じ、更に開
口率の低下を招く問題があった。

【０００８】

【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、ソース電極（２３）、ドレイン
電極（２１）およびドレインライン（２２）を含む絶縁
性基板上に、層間絶縁膜（２４）を設け、この層間絶縁
膜（２４）の補助容量電極（１５）に対応する領域をエ
ッチングまたは除去し、この層間絶縁膜（２４）に設け
られた前記表示電極（１４）を、ゲートライン（１１）
または／およびドレインライン（２２）に重畳すること
で解決するものである。

【０００９】第２に、ゲートライン（１１）と実質平行
に設けられ、ゲート絶縁膜（１６）上に設けられた補助
容量電極（３０）およびこれと一体の補助容量ライン
と、ソース電極（２３）、ドレイン電極（２１）、ドレ
インライン（２２）および補助容量電極（３０）とを含
む前記絶縁性基板上に設けられた層間絶縁膜（２４）と
を有し、この層間絶縁膜（２４）に設けられた前記表示
電極（１４）を、前記ゲートライン（１１）または／お
よびドレインライン（２２）に重畳させることで解決す
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（１４）を
図２の２点鎖線のようにドレインライン（２２）または
／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。またこの層間絶縁膜（２４）を設けることに
より補助容量の誘電体としての厚みが増大するために、
その分補助容量電極（１５）に対応する層間絶縁膜（２
４）をエッチングまたは除去して、容量の低下によって
必然的に生する補助容量電極の面積増大を防止してい
る。従ってこの構成により、補助容量電極（１５）の面
積の増加を防止しつつ、表示領域の拡大を達成でき、光
をどちらの基板（１０）、（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の手段は、補助容量電極（３０）の面
積増大の防止のために、ゲート絶縁膜（１６）の上に、
補助容量電極（３０）を設け、表示電極と補助容量電極
（３０）の誘電体層を層間絶縁膜（２４）のみで構成し
ている。従って第１の実施例と同様に補助容量電極（３
０）の面積の増加を防止しつつ、表示領域の拡大を達成
できる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。まず図１
（図２のＡ−Ａ線断面図）および図２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。

【００１３】このゲートライン（１１）は、例えば約１
５００ÅのＣｒより成り、図では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。

【００１４】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。

【００１５】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２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。

【００１６】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２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。

【００１７】また全面には、層間絶縁膜（２４）が積層
され、補助容量電極（１５）と表示電極（１４）の重畳
領域あるいはこの領域よりも若干広い領域に対応する層
間絶縁膜（２４）がエッチングまたは除去され、この上
に、図２の２点鎖線で示される表示電極（１４）が設け
られる。誘電体層として薄く形成した領域は、図２では
層間絶縁膜（２４）を薄く残してＩの如く設けたが、層
間絶縁膜を完全に除去しても良いし、またはゲート絶縁
膜までエッチングして更に薄くしても良い。

【００１８】ここで表示電極（１４）とソース電極（２
３）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。図１では、
光が対向基板側から入射される時に必要な遮光膜（２
８）が設けられているが、基板（１０）側から光が入射
される場合は、この遮光膜（２８）を省略させることも
できる。この場合、ゲートのサイズよりも半導体層（ａ
−ＳｉやＮ⁺ａ−Ｓｉ（１８）乃至（２０））を小さく
する必要がある。

【００２０】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、２つあり、第１点は、図
２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。

【００２１】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表示電極を設け、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、この離間または
／および遮光膜を省略することができる。図１の第１の
実施例に於て、基板（１０）側より光が入射されるもの
とすれば、ゲート領域よりもａ−Ｓｉ（１７）、（１
８）、（１９）が内側に設けられており、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、ゲートラインおよびドレインラインの側
辺まで表示領域を拡大でき、大幅な開口率の向上の達成
ができる。

【００２２】図２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】以上、トランジスタが形成された基板（１
０）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場合、遮光膜（２８）
がトランジスタ形成領域または光の透過部分を覆うよう
に形成すればよく、この場合、遮光膜で若干開口率を低
下させるが以前として従来のものよりも開口率を向上さ
せることができる。

【００２４】第２の特徴は、層間絶縁膜（２４）のＩに
ある。層間絶縁膜に何の対処（エッチング等）もしなけ
れば、補助容量を構成する誘電体は、ゲート絶縁膜と層
間絶縁膜の２層となる。当然誘電体の厚さが増加するの
で容量値は減少する。従って液晶の記憶保持特性を従来
のものと同等またはそれより向上させるためには、補助
容量電極の面積を増大する必要があるが、ここでは層間
絶縁膜（２４）、少なくとも補助容量電極（１５）と表
示電極（１４）の重畳領域に対応する層間絶縁膜をエッ
チングし、誘電体の厚さを薄くすることで補助容量値の
低減を防止し、その結果補助容量電極の面積の拡大化を
防止している。例えば、補助容量電極（１５）より１回
り大きく設けてある３点鎖線で示した領域が、エッチン
グされている。従って、層間絶縁膜のエッチングや除去
により、光を遮光する表示電極の面積を従来と同程度ま
たはそれよりも小さくでき、開口率の低減の防止を実現
できる。

【００２５】次に第２の実施例を、図３を参照しながら
説明する。ここで本実施例は、第１の実施例とほとんど
同一であるので、異なる部分のみを説明する。つまり補
助容量電極と一体の補助容量ライン（３０）を、ゲート
絶縁膜（１６）上に設けることで、前実施例で設けたＩ
を不要とすることができる。つまり補助容量電極と表示
電極（１４）の間には層間絶縁膜単層が介在されるだけ
になる。従って層間絶縁膜の厚さにもよるが、補助容量
値の低下を防止できるので、前実施例と同様に補助容量
電極の面積を大きくする必要がなくなり、開口率の向上
に寄与することになる。

【００２６】ここで補助容量電極は、ハッチングパター
ンから明らかなように、表示電極とソース電極を接続す
る電極材料と同一になっているが、ソース（ドレイン）
電極と同一材料あるいはＮ⁺ａ−Ｓｉと同一材料であっ
てもよい。またドレインライン（２２）と補助容量ライ
ンは交差するために下方にクロスオーバーする必要があ
る。

【００２７】またソース（ドレイン電極）の上層で且つ
補助容量電極の下層に、もう一層絶縁層を設ければ、前
記クロスオーバーは省略できる。

【００２８】

【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。また層間絶縁膜を設けることによる補助容
量の値の低下は、層間絶縁膜のエッチング（または除
去）、あるいはゲート絶縁膜に補助容量電極を設けるこ
とで防止でき、その結果、補助容量電極の面積拡大を防
止でき、開口率の向上を達成できる。

【００２９】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の
場合、遮光膜は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
たマージンを遮光膜のサイズ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。

【００３０】前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、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。しかし、対向
基板との貼り合わせ精度を遮光膜のサイズに盛り込む必
要がある。

【００３１】第２の実施例は、前記層間絶縁膜のエッチ
ングや除去工程を省略でき、しかも補助容量の値を同等
とすることができる。

【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１の実施例である液晶表示装置の平面図であ
る。

【図３】第２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】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１５補助容量電極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第２の実施例の補助容量電極

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、このゲートラインと実質平行に設けられ、前記ゲートを
一構成とするトランジスタと電気的にコンタクトする表
示電極の下層に設けられた補助容量電極と一体でなる補
助容量ラインと、この補助容量ライン、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、こ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
た前記表示電極とを少なくとも有する液晶表示装置にお
いて、前記ソース電極、ドレイン電極およびドレインラインを
含む前記絶縁性基板上には、層間絶縁膜が設けられ、こ
の層間絶縁膜は前記補助容量電極に対応する領域がエッ
チングまたは除去され、この層間絶縁膜に設けられた前
記表示電極は、前記ゲートラインまたは／およびドレイ
ンラインに重畳されることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】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、こ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
た前記表示電極とを少なくとも有する液晶表示装置にお
いて、このゲートラインと実質平行に設けられ、前記ゲート絶
縁膜上に設けられた補助容量電極およびこれと一体の補
助容量ラインと、前記ソース電極、ドレイン電極、ドレインラインおよび
補助容量電極とを含む前記絶縁性基板上に設けられた層
間絶縁膜とを有し、この層間絶縁膜に設けられた前記表示電極は、前記ゲー
トラインまたは／およびドレインラインに重畳されるこ
とを特徴とする液晶表示装置。