JPS58125087A - マトリツクス型液晶表示装置 - Google Patents

マトリツクス型液晶表示装置

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JPS58125087A
JPS58125087A JP57009189A JP918982A JPS58125087A JP S58125087 A JPS58125087 A JP S58125087A JP 57009189 A JP57009189 A JP 57009189A JP 918982 A JP918982 A JP 918982A JP S58125087 A JPS58125087 A JP S58125087A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
thin film
electrode
display device
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岸 幸平
松浦 昌孝
博章 加藤
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Sharp Corp
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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】 本発明はマ) IJラックス液晶表示装置に関し、より
詳しくは、各絵素に薄膜トランジスタを付加したマトリ
ックス型液晶表示装置の表示品位の改良に関するもので
ある。
一般に、各絵素にMOSトランジスタあるいは薄膜トラ
ンジスタ(TPT)などのスイッチング素子を付加する
ことにより、液晶表示装置の高デユーテイ化および高コ
ントラスト表示化を達成することができる。
MOSトランジスタを各絵素に付加することは、基板が
シリコン(Si)に限られるために、液晶表示装置の大
面積表示が困難で基板も高価となり、偏光フィルタを2
枚使用する表示コントラストの優れたTN −FEMに
は不適当であるのに対し、ガラス基板」−に薄膜トラン
ジスタを形成した液晶表示装置では、各絵素にMOSト
ランジスタを付加する場合の上記のような制約がないた
め、注目されている。
そこで、先ず、第1図の等価回路を参照して、各絵素に
薄膜トランジスタを付加したマトリックス型液晶表示装
置の動作原理を説明する。
第1図に示すように、上記マトリックス型液晶表示装置
の各絵素10には、薄膜トランジスタ11と薄膜コンデ
ンサ12が夫々1個づつ付加されており、薄膜コンデン
サ12と液晶の静電容量13とは並列に接続され、また
、薄膜トランジスタ11と薄膜コンデンサ12とは直列
に接続されている。
上記各絵素10の表示は、薄膜トランジスタ11のゲー
ト電極と接続した行電極14に走査信号を与え、上記薄
膜トランジスタ11のソース電極と接続した列電極15
にデータ信号を与えることにより、薄膜コンデンサ12
の充放電を制御、即ち、液晶に印加される電圧を制御し
て行われる。
上記の如き動作原理を有するマl−IJフックズ液晶表
示装置としては、従来より、第2図に示すようなものが
一般に知られている。
上記第2図において、21は薄膜トランジスタ、22は
薄膜コンデンサ12の一方の電極であって薄膜トランジ
スタ21のドレイン電極および表示電極を兼ねている。
24は薄膜トランジスタ21のゲート電極と接続した行
電極、25は上記薄膜トランジスタのソース電極と接続
した列電極、26は上記行電極24と列電極25を絶縁
するための絶縁膜である。これら行電極24と列電極2
5は、各絵素10間に形成されている。
上記のような従来のマトリックス型液晶表示装置で明る
い表示画向を得ようとすれば、行電極24および列電極
25の材料として透明導電膜を使用すればよい。
ところが、透明導電膜の面抵抗は、最良のものでも10
Ω/口と金属と比べて大きく、行電極24および列電極
25での電圧降下のため、薄膜トランジスタの正常動作
が望めない。例えば、1007口の透明導電膜を、“絵
素ピッチ1000μm、絵素寸法970μmのマトリッ
クス型液晶表示装置に適用すれは、行電極24および列
電極25の形成のために残された領域は30μm未満と
なって、例えば、行電極24および列電極25の巾は1
0μmとなり、このとき、11G隔てた液晶表示装置の
両端では、約110にΩの抵抗値が生じることになり、
100ライン走査を1/6o秒のフィールド周波数で行
うとり薄膜コンデンサ12の静電容量Cs がCs−Q
、lnF/−で、薄膜トランジスタ21のオン抵抗が通
常100にΩであるから、この電圧降下は無視できない
ことになる。
そこで、行電極24および列電極25として、アルミニ
ウム(AI)もしくは金(Au)等の金属を使用すれば
、上記の電圧降下の問題は解決するが、このようなマl
−IJソックス液晶表示装置では、格子状にアルミニウ
ム(AIりもしくは金(Au)の金属配線がなされるこ
とになり、開口率が低下し、表示画面が非常に暗いもの
となって表示品位の著しい低下をもたらすことになる。
本発明は従来のマトリックス型液晶表示装置における上
記事情に鑑みてなされたものであって、行電極および列
電極を透明電極膜とするとともに、(5) 積層配線技術を用いて行電極および列電極の形成場所と
して表示電極の領域をも利用することにより、行電極お
よび列電極の巾を広くし、透明導電膜の使用による電圧
降下を改善するとともに、明るい表示画向がt4られる
ようにしたマトリックス型液晶表示装置を提供すること
を目的としている。
本発明の実施例を、第3図(alおよび第3図(b)を
参照しながら説明する。
第3図(alおよび第3図(blにおいて、3oはガラ
ス等の透明基板であって、該透明基板3oには、150
0オングストローム(10Ω/口)の透明導電膜を電子
ビーム蒸着した後、該透明導電膜を巾200μ乳、抜き
中800μmでフォトエツチングにより、ストライプ状
にパターン化して、薄膜トランジスタ31の後述するゲ
ート電極41と接続される行電極32を形成する。
次に、絶縁膜33として5i02をCVD法により05
μmないし3.0μm堆積した後、薄膜トランジスタ3
1の形成位置のα部分にスルーホールヲ開ける。
(6) −に記スルーホールの形成は、CF 4プラズマで5i
02をドライエツチングすることにより行う。
上記スルーホールの形成後、1500オングストローム
(10Ω/口)の透明導電膜を透明基板30に電子ビー
ム蒸着し、該透明導電膜を中200μm、抜き中800
μmでフォトエツチングによりストライプ状にパターン
化して、薄膜トランジスタ31の後述するソース電極4
4と接続される列電極34を形成する。
このとき、第3図(a)のβ部分、即ち、上記のスルー
ホールの周辺部分の透明導電膜も同時にエツチングする
次に、CVD法により、5i02膜35を0.5#++
ないし3.0μm堆積し、CF 4プラズマにより5i
02膜35をドライエツチングして、第3図(a)に示
すα部分および上記列電極34の7部分に夫々スルーホ
ールを形成スる。
次に、1500オングストローム(10Ω/口)の透明
導電膜を電子ビーム蒸着し、第3図(alに示すβ部分
および上記α部分の周辺のδ部分の透明導電膜をフォト
エツチングにより取り除く。上記透明導電膜は薄膜コン
デンサ12の一方の電極36となる。
上記薄膜コンデンサ12の絶縁膜37として、5i02
をCVD法により0.6μm堆積した後、CF4プラズ
マでα部分および7部分の5i02をエツチングする。
次に、透明導電膜を1500オングストローム(10Ω
/口)蒸着して、表示電極のパターンにフォトエツチン
グし、上記薄膜コンデンサ12の他方の電極としても機
能する表示電極38を形成する。本実施例では、表示電
極38は一辺970μmの正方形内に形成され、隣接す
る絵素叫とは30μmの隔りがある。
以上の操作により、行電極32および列電極34および
上記薄膜コンデンサ12が形成される。
薄膜トランジスタ31は、ゲート電極41.ゲート絶縁
膜42、半導体層43、ソース電極44、ドレイン電極
45の順に形成する。
先ず、ゲート電極41として、アルミニウム(AIりあ
るいはタンタル(Ta)を蒸着し、α部分のスルーホー
ルにより行電極32と接続される。
次に、ゲート電極41をホウ酸アンモニウム水溶液中で
陽極酸化し、A l 203あるいはTa205のゲー
ト絶縁膜42を形成する。ゲート絶縁膜42は200オ
ングストロームないし10000オングストロームの膜
厚である。
上記ゲート絶縁膜42の上には、半導体層43としてC
dS、SiあるいはCdSeもしくはTeを30オング
ストロームないし5000オングストロ一ム蒸着し、そ
の後、ソース電極44、ドレイン電極45として、アル
ミニウム(AIり、金(Au)もしくはニッケル(Ni
)を蒸着して薄膜トランジスタ31が構成される。  
この時、上記ソース電極44は、7部分のスルーホール
により列電極34と接続される。
上記のようにして、薄膜トランジスタ31の付加された
透明基板30ともう一つの基板(図示せず。)とを所定
の距離を隔てて貼り合せ、液晶を封入することにより、
一つの液晶表示装置を形成している。
上記実施例では、絵素ピッチは1000μm、行電極3
2および列電極34の巾は200μmであった。
ところで、透明導電膜は10Ω/口であるから、11C
I++隔てた両端では5.5にΩの抵抗となり、従来の
液晶表示装置の110にΩに比べて大きな改善がなされ
、通常の薄膜トランジスタ31のオン抵抗がおよそ10
0KΩであることから、充分に薄膜トランジスタ31を
動作させることが確認された。
また、薄膜トランジスタ31以外はすべて透明であるか
ら、透過光に対する開口率も高く、明るい画面を得るこ
とができる。
上記実施例においては、第2図に示す従来のマトリック
ス型液晶表示装置に比較して、行電極32と列電極34
間の容量が大きくなるが、例えば、絶縁膜33の膜厚が
2.0μmのとき、薄膜コンデンサ12の1 / 10
0の電気容量となり、薄膜トランジスタ31をドライブ
する上で何ら問題のないことが分る。
上記実施例では、先ず、行電極32を形成し、次に列電
極34を形成したが、これとは逆に、列電極34を形成
した後、行電極32を形成するようにしてもよい。
また、行電極32と列電極34の巾も同じである必要は
なく、薄膜コンデンサ12の容量値に比べて、電極間の
ストレー容量が充分小さくなる条件の下に、任意に変化
させることができる。
さらに、行電極32と列電極34とを絶縁している絶縁
膜33も5i02に限定されるものではなく、Si3N
4やその他の透明な金属酸化物、チフ化物等を使用でき
ることは言うまでもない。
以2F、詳述したことからも明らかなように、本発明は
、マl−IJラックス液晶表示装置の行電極および列電
極の形成場所として表示電極の領域も利用するようにし
て透明導電膜により形成した行電極および列電極の1]
を広くするようにしたから、各絵素間に行および列電極
全形成する従来の液晶表示装置の欠点、すなわち、金属
配線することによる画面の暗さおよび透明導電膜を同一
面内の絵素間の配線に使用することによる電圧降下を小
さくし、明るい、表示品位のすぐれた液晶表示装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜トランジスタを付加したマトリックス型液
晶表示装置の等価回路図、第2図は従来のマトリックス
型液晶表示装置の甲面図、第3図(alは本発明に係る
マl−IJラックス液晶表示装置の一実施例の平面図、
第3図(blは第3図(alの■−1′線断面図である
。 12・・薄膜コンデンサ、30・・・透明基板、31・
・・薄膜トランジスタ、32・・・行電極、33・・・
絶縁膜、34・・・列電極、35・・・5i02膜、4
1・・・ゲート電極、42・・・ゲート絶縁膜、43・
・・半導体層、44・・・ソース電極、45・・・ドレ
イン電極。 特許出願人 社団法人日本電子工業振興協会はか1名代
理人弁理士青山 葆ばか2名

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)各絵素に薄膜トランジスタを付加したマトリック
    ス型液晶表示装置であって、上記薄膜トランジスタのゲ
    ート電極に接続した行電極とソース電極に接続した列電
    極とを絶縁膜の上下に夫々層をなすように形成するとと
    もに、これら行電極および列電極をIn2O3,5n0
    2等からなる透明導電膜で形成したことを特徴とするマ
    トリックス型温晶表示装置。
  2. (2)上記各絵素に透明電極、からなる薄膜コンデンサ
    を付加したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    のマF’lJツクス型液晶表示装置。
  3. (3)」二記絶縁膜が5i02もしくはSi3N4のい
    ずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載のマトリックス型液晶表示装置。
  4. (4)  上記絶縁膜が5i02とSi3N4とを重ね
    たものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載のマトリックス型液晶表示装置。
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