JPH10301505A

JPH10301505A - 液晶画像表示装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH10301505A
Application number: JP10797897A
Authority: JP
Inventors: Yoneji Takubo; 米治田窪; Kiyohiro Kawasaki; 清弘川崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-25
Filing date: 1997-04-25
Publication date: 1998-11-13
Anticipated expiration: 2017-04-25
Also published as: JP3676906B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ＩＰＳ方式の液晶画像表示装置の開口率を向
上させることを目的とする。【解決手段】対向電極１１の行方向への液晶セルの充
放電電流の集中を回避するため、対向電極１１の上下方
向に電流側路を設ける。これにより、充放電電流は上下
方向に分散して流れるので、対向電極１１を細くするこ
とができて、開口率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスイッチ素子として
薄膜半導体素子を用いて構成される液晶画像表示装置、
とりわけ視野角の拡大に関連した技術に深く関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】非晶質シリコンを半導体材料とする薄膜
トランジスタをスイッチ素子として単位絵素毎に内蔵し
たアクティブ型の液晶画像表示装置は、生産性向上の取
組も相まって基板サイズの拡大が急激に進展し、現状で
は 550×650 mm以上の大きさのガラス基板の採用により
画面サイズが２０型（５０ｃｍ）を越えるものまで商品
化されようとしている。

【０００３】図１１は液晶パネル１の斜視図を示し、一
方の透明性絶縁基板、例えばガラス基板２上には走査線
と信号線との交点毎にスイッチ素子としての薄膜トラン
ジスタと絵素電極とが２次元のマトリクスに配列されて
画像表示部が構成されてい。信号線７の先端部に形成さ
れた端子電極５には、例えばフィルムキャリア４を用い
たＴＣＰ実装により信号線７に映像信号が供給され、走
査線８の先端部（図示せず）には、例えば半導体チップ
３を直接接続するＣＯＧ実装により走査線８に走査信号
が供給されて、画像表示部に画像が表示される。ここで
は便宜上２種類の実装方式を同時に図示しているが、実
際にはいずれかの方式が適宜選択して採用される。６は
画像表示部上に対向するもう１枚のガラス基板で、２枚
のガラス基板２，６によって挟持される厚さ数μｍの空
間に液晶が充填され光学素子として機能する。多くの場
合、液晶と接する対向ガラス基板６の内表面には単位絵
素または信号線毎に対応した有機薄膜よりなる着色層が
付与されてカラー画像表示されるので、対向ガラス基板
６は別名カラーフィルタと称されることが多い。

【０００４】図１２はスイッチ素子として絶縁ゲート型
トランジスタ９を用いたアクティブ型液晶画像表示装置
の等価回路を示し、７は信号線、８は走査線、１０は液
晶セルである。実線で描かれた素子類は液晶画像表示装
置を構成する一方のガラス基板２上に形成され、点線で
描かれた全ての液晶セル１０に共通な対向電極１１は従
来の液晶画像表示装置ではもう一方の対向ガラス基板６
上に形成されていたが、後述するＩＰＳ方式の液晶画像
表示装置ではガラス基板２上に形成される。絶縁ゲート
型トランジスタ９のＯＦＦ抵抗あるいは液晶セル１０の
抵抗が低い場合や表示画像の階調性を重視する場合に
は、負荷としての液晶セル１０の時定数を大きくするた
めの補助の蓄積容量１２を液晶セル１０に並列に加える
などの回路的工夫が加味される。

【０００５】図１３は液晶材料としてＴＮ（ツイスト・
ネマチック）型のものを用い、上下の透明電極４１，４
２が形成された２枚のガラス板４３，４４で従来の液晶
セルを構成した従来ＴＮ方式の場合の視野角の変化量を
示した概念図で、液晶分子５０の液晶セルの厚み方向の
対称性の悪さが原因で視野角が狭い欠点があった。

【０００６】これに対して図１４に示したように、同じ
ＴＮ型の液晶材を用いても１枚のガラス基板４５上に対
向して平行する櫛形の電極４７，４８を配置しすると、
液晶分子５０の液晶セルの厚み方向の対称性が良くなり
視野角が格段と拡大される。図１４では下側の一方のガ
ラス基板４５面上で液晶分子５０が電圧の印加によって
回転することからこのような駆動方式をＩＰＳ（In Pla
in Switchig ）と称している。なお、４６は液晶セルを
構成するためのもう一方の対向ガラス基板またはカラー
フィルタである。

【０００７】図１５はＩＰＳ方式による液晶画像表示装
置を構成するアクティブ基板の単位絵素の平面図であ
り、図１６は図１５のＡ−Ａ’線上の断面図を示す。そ
の製造工程を以下に簡単に記載する。

【０００８】まず、図１６（ａ）に示したように耐熱性
と透明性が高い絶縁性基板としてガラス基板２、例えば
コーニング社製の商品名１７３７の一主面上に、例えば
ＳＰＴなどの真空製膜装置を用いて膜厚 0.2 μｍ程度
の第１の金属層として、例えばＣｒ薄膜を被着し、微細
加工技術により走査線も兼ねるゲート電極８と対向電極
１１とを選択的に形成する。

【０００９】次に、図１６（ｂ）に示したようにガラス
基板２の全面にＰＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層とな
る第１のシリコン窒化層（ＳｉＮｘ）１３、不純物をほ
とんど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとな
る第１の非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ）１４および第２
のシリコン窒化層１５の３種類の薄膜層を例えば膜厚0.
3-0.05-0.1 μｍで順次被着し、微細加工技術によりゲ
ート電極８上の第２のシリコン窒化層１５を選択的に残
して１５’とし、第１の非晶質シリコン層１４を露出す
る。

【００１０】次に、同じくＰＣＶＤ装置を用いて全面に
不純物として、例えば、燐を含む第２の非晶質シリコン
層１６を例えば 0.05 μｍの膜厚で被着し、図示はしな
いが走査線８への電気的接続に必要なガラス基板２の周
辺部での走査線８上の選択的開口部形成を行った後、図
１６（ｃ）に示したようにＳＰＴなどの真空製膜装置を
用いて膜厚 0.3 μｍ程度の第２の金属層として、例え
ばＡＬ薄膜を被着し、微細加工技術により信号線（ソー
ス配線）７と絵素（ドレイン）電極１７とを選択的に形
成する。

【００１１】この時には、ＡＬ薄膜および前記電極を形
成するために用いられた感光性樹脂パターンをマスクと
して第２と第１の非晶質シリコン層１６，１４をも除去
して第１のシリコン窒化層１３を露出させる。絶縁ゲー
ト型トランジスタがオフセット構造とならないためには
ソース・ドレイン配線（電極）７，１７はゲート電極８
と一部平面的に重なった位置関係で形成される。

【００１２】なお、走査線８上の開口部を含んで信号線
７と同時にゲート配線（図示せず）を作製することも一
般的である。この状態でもアクティブ基板として動作は
可能であるが、液晶セルに直流成分が侵入して高温動作
あるいは長期連続動作に対して液晶が劣化し、黒く着色
する信頼性上の課題を回避するため、図１６（ｄ）に示
したようにさらにガラス基板２の全面に透明性の絶縁
層、例えば第３のシリコン窒化層１８をやはりＰＣＶＤ
装置を用いて 0.3 μｍ程度被着してアクティブ基板と
して完成する。もちろん、走査線８や信号線７に電気信
号を供給できるようにガラス基板の周辺部にて走査線８
や信号線７の端子電極上のパシベーション絶縁層である
第３のシリコン窒化層１８は選択的に除去されている。

【００１３】なお、上記した製造工程では理解を容易に
するため、液晶画像表示装置としての構成は最低限度の
構成因子について説明している。そのため、例えば絶縁
ゲート型トランジスタの耐熱性を高めるにソース・ドレ
イン配線７、１７と不純物を含みソース・ドレインとな
る第２の非晶質シリコン層１６’との間にＣｒ，Ｍｏ，
Ｔｉあるいはこれらのシリサイドなどの耐熱バリア金属
を介在させる技術や、ゲート絶縁層１３を多層化して抵
抗値を下げたり、あるいは走査線８と信号線７との間の
層間短絡を防止する技術などについては説明を省略し
た。

【００１４】また、液晶セルを構成するスペーサやシー
ル材について、さらに液晶セルとして動作させるために
必要な配向膜、偏光板などの部材についても、および裏
面光源などの光学素子として必要な構成因子についても
説明を省略している。

【００１５】図１５に示した金属よりなる絵素（ドレイ
ン）電極１７と対向電極１１とを同一の基板上で櫛形状
に対向させるＩＰＳ方式の単位絵素は、従来の透明電極
と同じく透明な対向電極とを別々の透明基板上でサンド
イッチ状に対向させる単位絵素と比較すると開口率は前
者で４０％以下、後者で６０％以上と圧倒的に低く、明
るい画像が得られない。

【００１６】その理由は、（１）絵素電極１７と対向電
極１１とが金属薄膜で構成される、（２）絵素電極１７
と対向電極１１そのものは表示に寄与せず、絵素電極１
７と対向電極１１との間の透明領域が表示に寄与するか
らであり、したがって高い開口率を得るためには絵素電
極１７と対向電極１１とをできるだけ微細化する必要が
ある。

【００１７】絵素電極１７を微細化することは露光機の
解像力の限界と食刻精度の問題であるが、対向電極１１
は液晶セルを充放電する電流が行（横）方向に絵素毎に
積算されていくので表示画素数の増大および表示画面の
拡大に対しては極めて重要な意味を持っている。

【００１８】対向電極の抵抗値による電圧降下の増大を
防止する意味で、少なくとも対向電極１１を行（横）方
向に細長に、図１５では上下方向にパターン幅を細くす
ることには設計上の限界が存在する。

【００１９】液晶セルの時定数を長くするために補助容
量１２を導入した場合には、補助容量１２を充放電する
電流も加算されるので対向電極１１のパターン幅を逆に
上下方向に広げる必要がある。

【００２０】なお、図１５では絵素（ドレイン）電極１
７と対向電極１１とがゲート絶縁層および第１と第２の
非晶質シリコン層とを介して重なった領域１９が補助容
量１２を構成している。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】視野角は広いが開口率
が低く明るい画像が得にくいＩＰＳ方式の液晶画像表示
装置は、結局は裏面光源を強力にして明るい画像を得る
ことで実用化することが優先され、消費電力の観点から
も大きな課題を有している。

【００２２】本発明は上記した現状に鑑みなされたもの
で、開口率の高いＩＰＳ方式の液晶画像表示装置を提供
することを目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明においては、行方向への液晶セルの充放電電流の
集中を回避するために対向電極に電流側路を付与するも
のである。具体的には一主面上に絶縁ゲート型トランジ
スタと、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接
続された絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離を隔
てて形成されるとともに行毎に共通する対向電極とを少
なくとも各々１個は有する単位絵素が二次元のマトリク
スに配列された第１の透明性絶縁基板と、第２の透明性
絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填して
なる液晶画像表示装置にあり、画像表示部内で前記対向
電極が少なくとも１箇所以上列方向に接続されている、
あるいは、一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと、前
記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続された絵
素電極と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて形成さ
れた対向電極とを少なくとも各々１個は有する単位絵素
が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性絶縁基
板と、第２の透明性絶縁基板またはカラーフィルタとの
間に液晶を充填してなる液晶画像表示装置において、前
記第１の透明性絶縁基板上に形成された厚い透明絶縁層
を介して前記絶縁ゲート型トランジスタの走査線上と信
号線上とに格子状の対向電極が形成されている。

【００２４】このように、行方向への充放電電流の集中
を回避するために対向電極に電流側路が付与される結
果、充放電電流は上下方向に分散して流れるので対向電
極のパターン幅を上下方向に狭めることが可能となる。
また厚い絶縁層を介して走査線や信号線上に形成される
格子状の対向電極では、対向電極の実効的な抵抗値の低
減に加えて表示に寄与する領域が拡大し、さらに開口率
が高くなる。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、一主面上に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁
ゲート型トランジスタのドレインに接続された絵素電極
と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて形成されると
ともに行毎に共通する対向電極とを少なくとも各々１個
は有する単位絵素が二次元のマトリクスに配列された第
１の透明性絶縁基板と、第２の透明性絶縁基板またはカ
ラーフィルタとの間に液晶を充填してなる液晶画像表示
装置において、画像表示部内で前記対向電極が少なくと
も１箇所以上列方向に接続されていることを特徴とする
ものであり、対向電極に付与された上下方向の電流側路
により、液晶セルの充放電電流は上下方向に分散して流
れるため、対向電極のパター幅を上下方向に狭めて細く
することができ、開口率を向上させることができる。

【００２６】本発明の請求項２に記載の発明は、対向電
極が走査線と同じ材料を用いて走査線と同時に形成され
るともに、対向電極を少なくとも列方向に１箇所以上接
続する走査線との交差部において、走査線が分断されか
つ少なくともゲート絶縁層を介して対向電極が下部配線
として列方向に接続して形成されるとともに分断部分で
走査線が上部配線として多層配線化され、分断された走
査線を接続する上部配線が信号線と同じ材料を用いて信
号線とともに形成されていることを特徴とするものであ
る。

【００２７】本発明の請求項３に記載の発明は、対向電
極が走査線と同じ材料を用いて走査線と同時に形成され
るともに、対向電極を少なくとも列方向に１箇所以上接
続する走査線との交差部において少なくともゲート絶縁
層を介して走査線が下部配線として、また対向電極を列
方向に接続する配線が上部配線として多層配線化され、
対向電極を接続する上部配線が信号線と同じ材料を用い
て信号線とともに形成されていることを特徴とするもの
である。

【００２８】本発明の請求項３に記載の発明は、透明性
絶縁基板上に、１層以上の第１の金属層よりなる対向電
極と絶縁ゲート型トランジスタのゲートを兼ね画像表示
部内に少なくとも１箇所以上の分断部を有する走査線と
を形成する工程と、少なくともゲート絶縁層とチャネル
となる半導体層とソース・ドレインとなる不純物を含む
半導体層とを形成する工程と、前記走査線の分断部上に
開口部を形成して走査線を選択的に露出する工程と、１
層以上の第２の金属層よりなる絶縁ゲート型トランジス
タの信号（ソース）線と絵素（ドレイン）電極と前記分
断された走査線を前記開口部を介して接続する多層配線
の上部配線とを形成する工程とを含むことを特徴とする
ものである。

【００２９】本発明の請求項５に記載の発明は、透明性
絶縁基板上に、１層以上の第１の金属層よりなる対向電
極と絶縁ゲート型トランジスタのゲートを兼ねる走査線
とを形成する工程と、少なくともゲート絶縁層とチャネ
ルとなる半導体層とソース・ドレインとなる不純物を含
む半導体層とを形成する工程と、前記対向電極を少なく
とも列方向に１箇所以上接続する走査線との交差部にお
いて対向電極上に開口部を形成して対向電極を選択的に
露出する工程と、１層以上の第２の金属層よりなる絶縁
ゲート型トランジスタの信号（ソース）線と絵素（ドレ
イン）電極と前記交差部の対向電極を前記開口部を介し
て列方向に接続する多層配線の上部配線とを形成する工
程とを含むことを特徴とするものである。

【００３０】本発明の請求項６に記載の発明は、一主面
上に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
少なくとも各々１個は有する単位絵素が二次元のマトリ
クスに配列された第１の透明性絶縁基板と、第２の透明
性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填し
てなる液晶画像表示装置において、前記第１の透明性絶
縁基板上に形成された厚い透明絶縁層を介して前記絶縁
ゲート型トランジスタの走査線上と信号線上とに格子状
の対向電極が形成されるとともに、前記厚い透明絶縁層
に形成された開口部を含んでドレイン電極に接続された
絵素電極が形成されていることを特徴とするものであ
り、対向電極を厚い絶縁層を介して走査線上と信号線上
とに格子状に形成したことにより、液晶セルの充放電電
流は周囲方向に分散して流れるため、対向電極の実効的
な抵抗値の低減に加えて表示寄与する領域が拡大し、さ
らに開口率を向上させることができる。

【００３１】本発明の請求項７に記載の発明は、一主面
上に絶縁ゲート型トランジスタと、前記絶縁ゲート型ト
ランジスタのドレインに接続された絵素電極と、前記絵
素電極とは所定の距離を隔てて形成された対向電極とを
少なくとも各々１個は有する単位絵素が二次元のマトリ
クスに配列された第１の透明性絶縁基板と、第２の透明
性絶縁基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填し
てなる液晶画像表示装置において、前記第１の透明性絶
縁基板に形成された厚い透明絶縁層を介して前記絶縁ゲ
ート型トランジスタの走査線上と信号線上とに格子状で
その表面に絶縁層が形成された対向電極が形成されると
ともに、前記厚い透明絶縁層に形成された開口部を含ん
でドレイン電極に接続された絵素電極が形成されている
ことを特徴とするものである。

【００３２】本発明の請求項８に記載の発明は、透明性
絶縁基板上に、１層以上の第１の金属層よりなる絶縁ゲ
ート型トランジスタのゲートを兼ねる走査線を形成する
工程と、少なくともゲート絶縁層とチャネルとなる半導
体層とソース・ドレインとなる不純物を含む半導体層と
を形成する工程と、１層以上の第２の金属層よりなる信
号（ソース）線とドレイン電極とを形成する工程と、全
面に厚い透明絶縁層を形成する工程と、ドレイン電極上
の前記厚い透明絶縁層に開口部を形成してドレイン電極
を選択的に露出する工程と、前記走査線上と信号線上と
に格子状の対向電極と前記開口部を含んで絵素電極とを
１層以上の第３の金属層で形成する工程とを含むことを
特徴とするものである。

【００３３】本発明の請求項９に記載の発明は、透明性
絶縁基板上に、１層以上の第１の金属層よりなる絶縁ゲ
ート型トランジスタのゲートを兼ねる走査線を形成する
工程と、少なくともゲート絶縁層とチャネルとなる半導
体層とソース・ドレインとなる不純物を含む半導体層と
を形成する工程と、１層以上の第２の金属層よりなる信
号（ソース）線とドレイン電極とを形成する工程と、全
面に厚い透明絶縁層を形成する工程と、ドレイン電極上
の前記厚い透明絶縁層に開口部を形成してドレイン電極
を選択的に露出する工程と、前記走査線上と信号線上と
に格子状の対向電極と前記開口部を含んで絵素電極とを
陽極酸化によって絶縁層を形成可能な１層以上の第３の
金属層で形成する工程と、前記対向電極の表面を陽極酸
化して絶縁化する工程とを含むことを特徴とするもので
ある。

【００３４】以下、本発明の実施の形態について図１〜
図１０を参照しながら説明する。なお、従来例と同一ま
たは相当する部位には同じ符号を付けて説明する。（実施の形態１）図１は本発明の（実施の形態１）のア
クティブ基板の単位絵素の平面配置を示し、図２は図１
のＢ−Ｂ’線上の断面図を示す。

【００３５】（実施の形態１）による画像表示装置用半
導体装置は従来と全く同一の製造工程を経て作製するこ
とが可能であり、従来例との差異は対向電極１１の一部
が画像表示部内で少なくとも列方向に１箇所以上の接続
部分２０を与えられて形成されることである。

【００３６】対向電極１１と走査線８とは同じ部材を用
いて同一工程で作製されるため、対向電極１１と走査線
８とを分離するためには図１に示したように対向電極１
１の接続部分２０と走査線８との交差部において走査線
８を分断し、分断した走査線８は信号線７と同一工程で
多層配線技術で接続した点に特許性が存在する。

【００３７】このためには分断した走査線８の端部にお
いて開口部２１を設けて走査線８の一部を露出してお
き、信号線７の形成時に前記開口部２１を含んで分断し
た走査線８を接続する多層配線の上部配線２２を形成す
れば製造工程の増加は発生しない。

【００３８】（実施の形態２）図３は本発明の（実施の
形態２）によるアクティブ基板の単位絵素の平面配置を
示し、図４は図３のＣ−Ｃ’線上の断面を示す。

【００３９】本実施の形態による液晶画像表示装置用半
導体装置も、従来と全く同一の製造工程を経て作製する
ことが可能であり、従来例との差異は対向電極１１の一
部が画像表示部内で少なくとも列方向に１箇所以上走査
線８と交差する多層配線の上部配線２３を与えて形成さ
れることである。

【００４０】このためには対向電極１１の画像表示部内
で少なくとも１箇所以上列方向に対向電極１１の端部に
おいて開口部２４を設けて対向電極１１の一部を露出し
ておき、信号線７の形成時に前記開口部２４を含んで列
方向に対向電極１１を接続する多層配線の上部配線２３
を形成すればよい。

【００４１】（実施の形態３）図５は本発明の（実施の
形態３）のアクティブ基板の単位絵素の平面配置を示
し、図６と図７は図５のＡ−Ａ′線上およびＢ−Ｂ’線
上の断面図に示す。

【００４２】本実施の形態による液晶画像表示装置用半
導体装置は、従来とはやや異なった絶縁ゲート型トラン
ジスタの製造方法および蓄積容量の構成に関連して図６
に示した断面図を参照しながら製造工程の詳細について
記述する。

【００４３】まず、図６（ａ）に示したようにガラス基
板２の一主面上に、例えばＳＰＴなどの真空製膜装置を
用いて膜厚 0.2 μｍ程度の第１の金属層、例えばＣｒ
薄膜を被着し微細加工技術により走査線も兼ねるゲート
電極８を選択的に形成する。

【００４４】次に、図６（ｂ）に示したようにガラス基
板２の全面にＰＣＶＤ装置を用いてゲート絶縁層となる
第１のシリコン窒化層（ＳｉＮｘ）１３、不純物をほと
んど含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる
第１の非晶質シリコン層（ａ−Ｓｉ）１４および不純物
として燐を含みソース・ドレインとなる第２の非晶質シ
リコン層１６の３種類の薄膜層を、例えば膜厚 0.3-0.2
-0.05 μｍで順次被着し、微細加工技術によりゲート電
極８上に第２と第１の非晶質シリコン層１６、１４を島
状に残して２５とし、第１のシリコン窒化層１３を露出
する。

【００４５】次に、図示はしないが走査線８への電気的
接続に必要なガラス基板２の周辺部での走査線８上の選
択的開口部形成を行った後、図６（ｃ）に示したように
ＳＰＴなどの真空製膜装置を用いて膜厚 0.3 μｍ程度
の第２の金属層として例えばＡＬ薄膜を被着し、微細加
工技術により信号線（ソース配線）７とドレイン電極１
７とを選択的に形成する。この時には、ＡＬ薄膜および
前記電極形成に用いられる感光性樹脂パターンをマスク
としてソース・ドレイン間の第２の非晶質シリコン層１
６を確実に除去するために第１の非晶質シリコン層１４
も 0.1 μｍ程度過食刻で除去する必要がある。その結
果、残された 0.1 μｍ程度の膜厚の第１の非晶質シリ
コン層１４’が絶縁ゲート型トランジスタのチャネルを
構成する。

【００４６】そして図６（ｄ）に示したように全面に透
明性の高い絶縁層２６を厚く、例えば２〜３μｍ程度被
着し、ドレイン電極１７上に図５、図７に示したような
開口部２７を形成してドレイン電極１７を一部露出す
る。この時に透明絶縁層２６に感光性（例えば日本合成
ゴム製の商品名オプトマー：ＰＣ３０２）のものを用い
れば写真食刻工程の合理化が出来ることは言うまでもな
い。最後に第３の金属層として例えば膜厚 0.3 μｍ程
度のＡＬ薄膜を被着し、微細加工技術により開口部２７
を含んで絵素電極１７’と走査線８上および信号線７上
に格子状の対向電極１１’を形成して第３の実施形態に
よる画像表示装置用半導体装置が完成する。

【００４７】なお、絶縁層２６をこのように厚く被着す
る必然性は、対向電極１１’が絶縁層２６を介して走査
線８や信号線７と形成する静電容量を無視できるほど小
さくしたいためで、なぜならこれらの静電容量は全て走
査線８や信号線７の負荷容量を増大させて、結局は駆動
回路の消費電力を増大させるからである。ちなみに一般
的なシリコン窒化層を用いてこのように厚い膜厚の絶縁
層を形成することは、製膜に要する時間、膜内部に発生
する内部応力などの観点からは実用に耐えられず、上記
したように塗布型の樹脂が最適と思われる。

【００４８】対向電極１１’の形成に当たり、絶縁ゲー
ト型トランジスタ９上にも対向電極１１’を延長して形
成すると光シールド機能が付与されることは言うまでも
ないだろう。また対向電極１１’と絵素電極１７’とを
反射率の低い金属、例えばＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏなどで形成
または積層化するとこれらの電極からの反射光が低減し
て表示画像のコントラスト比が向上することも明かであ
り、従来のカラーフィルタで用いられたＢＭ（ブラック
・マトリス）機能をアクティブ基板２上に形成すること
も可能となる。

【００４９】図５に示したアクティブ基板では蓄積容量
１２は、ドレイン電極１７と前段の走査線８との間で構
成されるよう前段の走査線８に突起部２８を付加するこ
とにより、ゲート絶縁層１３を介して前段の走査線８の
突起部２８とドレイン電極１７とが重なった領域で形成
されているが、蓄積容量１２をどのように配置するか、
どの導電性部材を組み合わせて構成するかはマスク設計
の範疇であるので、ここで敢えて図１および図３に示し
た蓄積容量とは異なった構成を採用して理解を深めてい
るに過ぎない。

【００５０】（実施の形態３）においては、対向電極１
１’と絵素電極１７’とが露出しており、高温動作時あ
るいは長期連続動作時にこれらの電極と液晶との間で微
少とは言え直流電流が流れて液晶が劣化する恐れは皆無
ではない。

【００５１】（実施の形態４）図８は本発明の（実施の
形態４）のアクティブ基板を示し、図９は同実施形態に
よるアクティブ基板の平面配置を示す。

【００５２】（実施の形態４）では対向電極１１’の表
面を絶縁化することで液晶の劣化を防止することが可能
であり、そのためには図９に示したようにガラス基板２
の外周部に選択的に残された第３の金属層のベタ（幅
広）パターン３０に格子状の対向電極１１’を延長して
接続し、図１０に示したように化成液３１中にガラス基
板２を浸し、ベタパターン３０を金属性のクリップなど
で挟んで直流電源３２より＋（プラス）電位を与え、好
ましくは金，白金などの貴金属板、簡易的にはＳＵＳ板
などの陰極板３３を同じくクリップなどで挟んで化成液
３１中に浸し−（マイナス）電位を与えて陽極酸化を行
うものである。対向電極１１’と絵素電極１７’とは電
気的には分離しているので、対向電極１１’の表面にの
み陽極酸化層２９が形成される。

【００５３】なお、必要とする陽極酸化層２９の厚みは
0.1μｍもあれば十分である。言うまでもなく３４は絶
縁性、例えばガラスや塩化ビニールなどよりなる容器で
ある。ちなみに図９のパターン配置図はデバイス２面取
りの場合を示している。

【００５４】（実施の形態４）において、陽極酸化によ
って絶縁層を形成可能な第３の金属層としては、例えば
上述したＡＬが抵抗値の低さも相まって最適である。ま
た対向電極１１’の表面のみが陽極酸化されるので、第
３の金属層がＡＬと低反射性のＣｒ，Ｔｉ，Ｍｏなどの
積層であっても何ら支障はない。

【００５５】なぜなら、これらの金属の陽極酸化層は水
溶性で純水を用いた洗浄で簡単に除去されるからで、陽
極酸化の化成電圧を少し上げ、下地のＡＬ層まで陽極酸
化層が形成されていれば、対向電極１１’の表面には絶
縁層が形成されて目的が達せられるとともに、絵素電極
１７’表面は陽極酸化されず低反射性のままなので少し
でも表示画像のコントラストを上げることができるから
である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように本発明によるＩＰＳ型の液
晶画像表示装置においては、対向電極の行方向への液晶
セルの充放電電流の集中を回避するため、対向電極に上
下方向の電流側路を設けたり、対向電極を厚い絶縁層を
介して走査線上と信号線上とに格子状に形成している。

【００５７】このため、液晶セルの充放電電流は上下方
向または周囲方向に分散して対向電極の抵抗値は著しく
低下したのと等価の効果があり、単位絵素間で対向電極
を接続する対向電極のパターン幅を細くすることができ
て開口率が向上する。

【００５８】また、厚い絶縁層を介して対向電極を走査
線上と信号線上とに配置することで絵素電極と対向電極
との間の表示に寄与する領域が拡大され、やはり開口率
が向上する。

【００５９】加えて、厚い絶縁層に平坦性が付加される
と、厚く平坦な絶縁層上に対向電極と絵素電極とが存在
するため、配向膜の配向処理が均一化され易くコントラ
スト比が向上する効果も期待できる。

【００６０】さらに、陽極酸化により絶縁化可能な金属
層を用いて対向電極と絵素電極とを構成すると、陽極酸
化工程を追加するだけで対向電極表面を絶縁化すること
ができて、高温動作または長期連続動作時にも高い信頼
性が得られる等の優れた効果が得られた。

【００６１】以上のように、対向電極に電流側路を設け
るためのパターン配置および厚い絶縁層の導入に関わる
デバイス構造と製造方法が発明の主眼点であり、絶縁ゲ
ート型トランジスタの構造的な差異や材料の差異は何等
本発明の制約を受けず、走査線や信号線の材料や構成あ
るいは積層化に関しても、また蓄積容量の有無や構成に
関しても全く同様に本発明の制約を受けないことは明白
であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の（実施の形態１）のアクティブ基板の
単位絵素の平面図

【図２】図１のＢ−Ｂ’線上の断面図

【図３】本発明の（実施の形態２）のアクティブ基板の
単位絵素の平面図

【図４】図３のＣ−Ｃ’線上の断面図

【図５】本発明の（実施の形態３）のアクティブ基板の
単位絵素の平面図

【図６】図５のＡ−Ａ’線上の工程断面図

【図７】図５のＢ−Ｂ’線上の断面図

【図８】本発明の（実施の形態４）のアクティブ基板の
断面図

【図９】本発明の（実施の形態４）のアクティブ基板の
平面配置図

【図１０】本発明の（実施の形態４）の陽極酸化の概念
図

【図１１】液晶パネルの斜視図

【図１２】アクティブ型液晶画像表示装置の等価回路図

【図１３】従来方式のＴＮ液晶セルの視野角依存性を説
明する概念図

【図１４】ＩＰＳ方式のＴＮ液晶セルの視野角依存性を
説明する基本原理図

【図１５】従来のＩＰＳ方式によるアクティブ基板の単
位絵素の平面図

【図１６】図１５のＡ−Ａ’線上の工程断面図

【符号の説明】

１液晶パネル２（アクティブ）ガラス基板３半導体チップ４フィルムキャリア６対向ガラス基板（カラーフィルタ）７信号線（ソース配線）８走査線（ゲート電極）９絶縁ゲート型トランジスタ１０液晶セル１１，１１’ 対向電極１２液晶セル１３第１のシリコン窒化層（ゲート絶縁層）１４第１の非晶質シリコン層１５第２のシリコン窒化層１６第２の非晶質シリコン層１７，１７’ ドレイン（絵素）電極１８第３のシリコン窒化層（パシベーション絶縁層）２０対向電極の接続部分２１，２４，２７開口部２２走査線を接続する多層配線の上部配線２３対向電極を接続する多層配線の上部配線２５島状の第１と第２の非晶質シリコン層２６厚い透明絶縁層２８走査線の突起部２９（陽極）酸化層３０ベタパターン３１化成液３２直流電源３３（陰極）金属板３４容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一主面上に絶縁ゲート型トランジスタ
と、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続さ
れた絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて
形成されるとともに行毎に共通する対向電極とを少なく
とも各々１個は有する単位絵素が二次元のマトリクスに
配列された第１の透明性絶縁基板と、第２の透明性絶縁
基板またはカラーフィルタとの間に液晶を充填してなる
液晶画像表示装置において、画像表示部内で前記対向電
極が少なくとも１箇所以上列方向に接続されている液晶
画像表示装置。
【請求項２】対向電極が走査線と同じ材料を用いて走
査線と同時に形成されるともに、対向電極を少なくとも
列方向に１箇所以上接続する走査線との交差部におい
て、走査線が分断されかつ少なくともゲート絶縁層を介
して対向電極が下部配線として列方向に接続して形成さ
れるとともに分断部分で走査線が上部配線として多層配
線化され、分断された走査線を接続する上部配線が信号
線と同じ材料を用いて信号線とともに形成されている請
求項１に記載の液晶画像表示装置。
【請求項３】対向電極が走査線と同じ材料を用いて走
査線と同時に形成されるともに、対向電極を少なくとも
列方向に１箇所以上接続する走査線との交差部において
少なくともゲート絶縁層を介して走査線が下部配線とし
て、また対向電極を列方向に接続する配線が上部配線と
して多層配線化され、対向電極を接続する上部配線が信
号線と同じ材料を用いて信号線とともに形成されている
請求項１に記載の液晶画像表示装置。
【請求項４】透明性絶縁基板上に、１層以上の第１の
金属層よりなる対向電極と絶縁ゲート型トランジスタの
ゲートを兼ね画像表示部内に少なくとも１箇所以上の分
断部を有する走査線とを形成する工程と、少なくともゲ
ート絶縁層とチャネルとなる半導体層とソース・ドレイ
ンとなる不純物を含む半導体層とを形成する工程と、前
記走査線の分断部上に開口部を形成して走査線を選択的
に露出する工程と、１層以上の第２の金属層よりなる絶
縁ゲート型トランジスタの信号（ソース）線と絵素（ド
レイン）電極と前記分断された走査線を前記開口部を介
して接続する多層配線の上部配線とを形成する工程とを
含む画像表示装置用半導体装置の製造方法。
【請求項５】透明性絶縁基板上に、１層以上の第１の
金属層よりなる対向電極と絶縁ゲート型トランジスタの
ゲートを兼ねる走査線とを形成する工程と、少なくとも
ゲート絶縁層とチャネルとなる半導体層とソース・ドレ
インとなる不純物を含む半導体層とを形成する工程と、
前記対向電極を少なくとも列方向に１箇所以上接続する
走査線との交差部において対向電極上に開口部を形成し
て対向電極を選択的に露出する工程と、１層以上の第２
の金属層よりなる絶縁ゲート型トランジスタの信号（ソ
ース）線と絵素（ドレイン）電極と前記交差部の対向電
極を前記開口部を介して列方向に接続する多層配線の上
部配線とを形成する工程とを含む液晶画像表示装置用半
導体装置の製造方法。
【請求項６】一主面上に絶縁ゲート型トランジスタ
と、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続さ
れた絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて
形成された対向電極とを少なくとも各々１個は有する単
位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性
絶縁基板と、第２の透明性絶縁基板またはカラーフィル
タとの間に液晶を充填してなる液晶画像表示装置におい
て、前記第１の透明性絶縁基板上に形成された厚い透明
絶縁層を介して前記絶縁ゲート型トランジスタの走査線
上と信号線上とに格子状の対向電極が形成されるととも
に、前記厚い透明絶縁層に形成された開口部を含んでド
レイン電極に接続された絵素電極が形成されていること
を特徴とする液晶画像表示装置。
【請求項７】一主面上に絶縁ゲート型トランジスタ
と、前記絶縁ゲート型トランジスタのドレインに接続さ
れた絵素電極と、前記絵素電極とは所定の距離を隔てて
形成された対向電極とを少なくとも各々１個は有する単
位絵素が二次元のマトリクスに配列された第１の透明性
絶縁基板と、第２の透明性絶縁基板またはカラーフィル
タとの間に液晶を充填してなる液晶画像表示装置におい
て、前記第１の透明性絶縁基板に形成された厚い透明絶
縁層を介して前記絶縁ゲート型トランジスタの走査線上
と信号線上とに格子状でその表面に絶縁層が形成された
対向電極が形成されるとともに、前記厚い透明絶縁層に
形成された開口部を含んでドレイン電極に接続された絵
素電極が形成されていることを特徴とする液晶画像表示
装置。
【請求項８】透明性絶縁基板上に、１層以上の第１の
金属層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのゲートを兼
ねる走査線を形成する工程と、少なくともゲート絶縁層
とチャネルとなる半導体層とソース・ドレインとなる不
純物を含む半導体層とを形成する工程と、１層以上の第
２の金属層よりなる信号（ソース）線とドレイン電極と
を形成する工程と、全面に厚い透明絶縁層を形成する工
程と、ドレイン電極上の前記厚い透明絶縁層に開口部を
形成してドレイン電極を選択的に露出する工程と、前記
走査線上と信号線上とに格子状の対向電極と前記開口部
を含んで絵素電極とを１層以上の第３の金属層で形成す
る工程とを含む液晶画像表示装置用半導体装置の製造方
法。
【請求項９】透明性絶縁基板上に、１層以上の第１の
金属層よりなる絶縁ゲート型トランジスタのゲートを兼
ねる走査線を形成する工程と、少なくともゲート絶縁層
とチャネルとなる半導体層とソース・ドレインとなる不
純物を含む半導体層とを形成する工程と、１層以上の第
２の金属層よりなる信号（ソース）線とドレイン電極と
を形成する工程と、全面に厚い透明絶縁層を形成する工
程と、ドレイン電極上の前記厚い透明絶縁層に開口部を
形成してドレイン電極を選択的に露出する工程と、前記
走査線上と信号線上とに格子状の対向電極と前記開口部
を含んで絵素電極とを陽極酸化によって絶縁層を形成可
能な１層以上の第３の金属層で形成する工程と、前記対
向電極の表面を陽極酸化して絶縁化する工程とを含む液
晶画像表示装置用半導体装置の製造方法。