JPS6381327A

JPS6381327A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPS6381327A
Application number: JP61225904A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Suzuki; 雅彦鈴木; Sakae Someya; 染谷　栄; Kenkichi Suzuki; 堅吉鈴木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-26
Filing date: 1986-09-26
Publication date: 1988-04-12

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】〔産業上の利用分野〕本発明は液晶表示装置、特に薄膜トランジスタ（ＴＰＴ
）を使用したカラー液晶表示装置に関する。

〔従来の技術〕

ＴＰＴを使用したカラー液晶表示装置の代表的な構造は
特願昭６０−２４１４１０号明細書に記載されており、
それを第８図に示す、この液晶表示装置は２枚のガラス
基板５ＵＢＩ、５ＵＢ２とその間に封入された液晶ＬＣ
を有する１図面で下側のガラス基板５ＵＢＩ上にはＴＰ
Ｔとその出力電極に接続される透明電極ＩＴＯＩが形成
され、以下類に保護膜ＰＳＶＩ、光シールド金属ＬＳ及
び配向膜０ＲＩＩが積層される。また、上側ガラス基板
５ＵＢ２の下面にはカラーフィルターＦＩＬ、保護膜Ｐ
ＳＶ２、透明電極ＩＴ○２及び配向膜０ＲＩ２が順に形
成される。更に１両ガラス基板５ＵＢＩ、５ＵＢ２の外
側面には偏光板ＰＯＬ１及びＰＯＬ２が取り付けられる
。

なお、本発明における表示装置の具体例に関連する公知
技術としては、昭和５４年特許出願公告第１８８８６号
公報と１９７２年表示装置学会のアイ・イー・イー・イ
ー会議録（ＩＥＥＥ　Ｃ０ＮＦＥＲＥＮＣＥＲＥＣＯｒ
ｌＤ　ＯＦ　１９７２　Ｃ０ＮＦＥＲＥＮＣＥ　ＯＮ　
ＤＩＳＰＬＡＹ　ＤＥ！ＶＩＣＥＳ）頁６４〜６６年「
液晶カラーＴＶパネルの設計」（”ＤＥＳＩＧＮ　ＯＦ
　Ａ　ＬＩＱＵＩＤ　ＣＲＹＳＴＡＬ　Ｃ０ＬＯＲＴＶ
　ＰＡＮＥＬ”）が知られており、そこでは液晶パネル
内に薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）を積層した技術が紹介
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第８図に示す液晶表示装置（以下ＬＣＤと称す）は■遮
光膜ＬＳによる寄生容量を完全に除去することはできず
、又、■遮光膜の周囲からの光の回り込みが大きく、強
光が当るとフォトコンダクティビティの影響が出てオフ
すべきＴＰＴがオンしてしまい、更に■カラーフィルタ
、保護膜、配向膜をＴＰＴに或は、透明電極に積層する
と、液晶層に加わる実効電圧が減少するという問題があ
ることを発見した。

本発明の１つの目的は、遮光膜による寄生容量を除去す
ることのできるＬＣＤを提供することである。

本発明の他の目的は、光の回り込みを小さくできるＬＣ
Ｄを提供することにある。

本発明の他の目的は、液晶層に印加される実効電圧を増
加させることのできるＬＣＤを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の一実施例によればＴＰＴのパッシベーションを
無機材料から染色性の有機材料に変え、ホトリソグラフ
ィを用いて、染色したい所だけが希望のパターンに着色
される。ホトリソグラフィの工程では有機のパッシベー
ション膜を形成後その上にホトレジストを形成し、マス
クパターンに従って露光し、着色したい所のフォトレジ
ストに穴をあけ露出された所の有機パッシベーション膜
がマスクパターンに従って染色される。染色後ホトレジ
ストをはく離する。このパッシベーション膜上で配向処
理（ラビング）が行われる。

〔作用〕

このような実施例によれば下記のような特長点が導かれ
る。

■　遮光膜は有機膜を例えば黒色に染色して形成するこ
とができ、従ってＴＰＴや行列配線層との寄生容量が小
さくなる。

■　ＴＰＴと遮光膜との厚さ方向の距離を小さくできる
ので、ＴＦＴ部への光の入射量がより小さくなる。

■　上記■によってＴＦＴのリーク電流が減る。

■　保護膜、フィルター、配向膜のうち少なく共２つを
同じ層で兼用することにより、透明電極と液晶層との距
離が小さくなり液晶に加わる実効電圧が大きくなり、ま
た全体の透過率を上げることもできる。

■　遮光膜とフィルターとを同じ層で兼用することによ
り表面の凹凸が小さくなり、その後の加工を容易とした
り、ＬＣＤの性能を向上することができる。

本発明、本発明の更に他の目的及び本発明の他の特長は
図面を参照した以下の説明から明らかとなるであろう。

〔実施例〕

第２図は薄膜トランジスタＴＰＴを有する液晶表示装置
の１つのピクセルを示す図であり、同図Ａは平面図、同
図Ｂは同図Ａにおける２Ｂ−２Ｂラインを切断面にした
場合の断面図である。

同図において、５ＵＢＩは１　、１　［ｍ＋コ程の厚さ
を有するガラス基板であり、ＧＡＴＥはＣｒ等がら成る
ゲート電極である。ＡＳは非晶質のＳｉであり、ゲート
ＧＡＴＥやガラス基板ＳＵＢとの間には電界効果トラン
ジスタ（ＦＥＴ）のゲート絶縁膜として作用する膜ＧＩ
が形成されている。ＳＤＩ及びＳＯ２は一対のソース・
ドレイン電極であり、シリコン膜ＡＳ上に間隔をあけて
、またゲート電極ＧＡＴＥがそれらをまたぐように形成
されている。一対のソース・ドレイン電極ＳＤは、回路
のバイアス極性が変わると動作上のソース・ドレインが
入れ替るので、つまり通常のＦＥＴと同様に双方向性で
あるので、両方共ソース・ドレイン電極と名づける。こ
のソース・ドレイン電極ＳＤは下からＮ＋（ドナー不純
物濃度の高い）非晶質Ｓｉ、Ｃｒ及びｊｌの３層構造と
されている。Ｎ＋−８ｉｉｔ極層は非晶質Ｓｉとの接触
抵抗を下げ、Ｃｒ電極層はＡＱ電極層がＳｉ層と反応す
るのを防ぐために用いられる。ＰＳＶ−ＡＲは有機保護
膜であり、ＦＥＴを湿気等から保護し、透明性が高く耐
湿性が良く、また染色が可能な材料が選ばれる。

この保護膜ＰＳｖには染色加工によって黒色の光シール
ド部分ＢＬＫと赤フィルター部分Ｒが設けられる。ＩＴ
Ｏはソース・ドレイン電極ＳＤの一方（ＳＤ２）に接続
された透明導電膜であり、液晶表示装置の一方の電極と
して作用する。他方のソース・ドレイン電極ＳＤＩはＹ
方向に走る配線としても兼用されている。また、Ｘ方向
にはゲート電極ＧＡＴＥが配線層も兼ねて走っている。

ＢＬＫは外部光がＦＥＴの心臓部であるゲート領域に入
り込まないようにするための少なくともゲート領域を覆
う遮光部分である。このＦＥＴはソース電極に対してゲ
ート電極を正のバイアスにすればソースとドレイン間の
抵抗が小さくなり、ゲートバ′イアスを零に近くすれば
大きな抵抗を示す。

第３図にこのＴＰＴの製造方法を示す。

まずガラス基板ＳＵＢを洗浄した後、Ｃｒをスパッタリ
ング等により約１，０００人の厚さに形成する０次に、
写真処理技術によりＣｒ膜を選択的にエツチングし、第
３図Ａに示すようにゲート電極・配線をバターニングす
る。

プラズマ気相化学反応（ＣＶ　Ｄ　：Ｃｈｅ＋５ｉｃａ
ｌ　ＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、５ｉ
ｓＮａ膜を約３，０００人の厚さに形成する（第３図Ｂ
）、続いて、非晶質ＳｉをプラズマＣＶＤ技術により約
４，０００人の厚さにデポジションする。この非晶質Ｓ
ｉ層ＡＳはドライ・エツチング技術等により、第３図Ｃ
に示すようにパターニングされる。

リンをドープした非晶質Ｓｉ、Ｃｒ膜及び１層が、それ
ぞれ４００，６００．２，４００人の厚さで続いて形成
され、これらの膜は異なるエツチング液に浸され、連続
的にバターニングされる（第３図Ｄ）、このバターニン
グ工程で使用される写真処理用マスクは１枚である。

透明導電膜ＩＴＯはスパッタリング法等で約６００人の
厚さに被着され、フォトリングラフィ技術でパターニン
グされる（第３図Ｅ）。

次に染色性の有機膜をスピンナー等で塗布して保護膜ｐ
ｓｖ・ＡＲを形成する。保護膜ＰＳｖ・ＡＲ形成後ホト
レジストを塗布し、遮光部のパターンＢＬＫの形状にホ
トレジストに穴が空くようする０次に保護膜ＰＳＶ−Ａ
Ｒを黒く染色すると第２図に示すように遮光部ＢＬＫの
パターンが黒く形成される。これにより、従来金属で形
成されていたＬＳによる寄生容量がなくなり、ＴＰＴ駆
動波形が寄生容量の影響を受けなくなる。従ってソース
・ドレイン信号線に印加される表示信号はＴＰＴを通し
てそのまま透明電極ＩＴＯＩに伝わり、ＬＣＤを十分駆
動することができる。また、第８図に示すＬＣＤでは遮
光膜ＬＳは保護膜ＰＳＶ上に形成されていた為、遮光膜
ＬＳとＴＰＴの間から保護膜ＰＳｖを通して光が回り込
みＴＰＴをオフした時の抵抗値を下げていた０本発明で
は有機保護膜ＰＳＶ−ＡＲ内部に遮光層ＢＬＫを設ける
ことで、この回り込みの光を防ぎ、遮光効果を上げるこ
とができる。

次に、カラーＬＣＤの場合で、染色性の保護膜ＰＳＶ−
ＡＲにカラー表示用のカラーフィルタ部を形成する方法
を示す、前述した遮光部ＢＬＫと同様ホトリソグラフィ
法により、画素電極部ＩｒＯ２上を赤、青、緑に染め分
け、第２図に示すようなカラーフィルタ部Ｒを形成する
（第２図はピクセルだけ描いているので赤色のフィルタ
部Ｒのみ、他のピクセルでは緑色のＧ、青色のＢがある
）、これにより第８図のＬＣＤで対向電極側（ＳＵＢ２
）に形成されていたカラーフィルタの場合と違い、上下
基板の位置合わせ等の組立精度の余裕を緩くすることが
できる。又、この有機保護膜層ＰＳＶ−ＡＲ（又は保護
膜と独立して形成されたカラーフィルター層、第４図）
を配向処理（ラビング等）することで、第８図のＬＣＤ
に用いられていた配向膜０ＲＩＩが必要なくなり、配向
膜の容量成分によって液晶に加わる電圧が減ってぃたが
、これが解消される。

第４図は本発明の他の実施例を示す断面図であり、第２
図Ｂのそれと異なる点は、保護膜ＰＳｖと遮光部ＢＬＫ
及びカラーフィルタ部Ｒを有す有機膜ＡＲとを独立の層
にしたことである。保護膜ＰＳ■は気相化学反応法（Ｃ
ＶＤ）等により耐湿性の良いＳｉＣ２や５ｉａＮａ等の
無機材料で形成される。有機膜ＡＲ１染色部ＢＬＫ及び
Ｒは前述（第２図Ｂ、第３図の実施例）した一方法で無
機保護膜ｐｓｖ上に形成される。

このような構成によれば、耐湿性を良くしながら遮光膜
の寄生容量の問題、透過率、組立精度。

液晶実効電圧の問題を解決できる。

なお、第２図Ａに示す１つのピクセル平面パターンＰＩ
ＸＩは縦、横の配列ピッチがほぼ同じとなるように設計
されており、ドツトの大きさが縦、横同じである単色表
示の場合はそのままのパターンで行９列に配列すれば良
い。

カラー表示の場合、赤、緑及び青等のカラーフィルター
を交互に横カ行に配列する場合、即ち縦ストライプの配
列では１つのピクセルパターンは第５図Ａに示すように
縦長にされ（ＰＩＸ２）、それと逆の横ストライプの配
列では第５図Ｂに示すように横長にされる（ＰＩＸ３）
。

第６図は横ストライプ用ピクセルＰＩＸ２をＸ及びＹ方
向に配列し、赤、緑および青フィルタＲ２ＧおよびＢを
配列したときの平面パターンを示しており１図中左下が
りの実線ハツチング部分、右下がりの点線ハツチング部
分および二点鎖線クロスハツチング部分はそれぞれピク
セル電極ＩＴ○１上で赤、緑および青色に光って見える
部分を示している。３つのピクセル例えばＸｚＹｘＲ，
ＸｚＹｚＧ及びＸｚＹｚＢで１つの画素（ドツト）を構
成する。

第１図は第６図における１−１ラインを切断面としたと
きの断面図を示している。同図において、液晶ＬＣは上
下のガラス基板５ＵＢ１及び５ＵＢ２間に封入され、液
晶分子の向きは上下の配向膜０ＲＩ２及び０ＲＩｌで決
められる。ＰＳＶ２はアクリル系の樹脂で形成された保
護膜である。ＦＩＬはカラーフィルターである。ＩｒＯ
２は配列された複数のピクセル電極ＩＴＯＩに対向する
共通透明電極である。

このような表示体は、基板ＳＵＢ　ｌ側と５ｔＪＢ２側
の積層を別個に行い、その後液晶を封入することによっ
て組み立てられる。

まず基板５ＵＢＩ（下板）側の積層は第３図で説明した
プロセスで作られる。

一方、基板５ＵＢ２　（上板）側では、ガラス基板５Ｕ
Ｂ２上に保護膜ＰＳＶ２が形成される。保護膜ＰＳＶＺ
上には共通電極ＩＴＯ２がスパッタリング等によりデポ
ジットされ、最後に配向膜０ＲＩ２が高分子樹脂のスピ
ンナー塗布法等によって形成される。

液晶ＬＣはこのようにして作られた上側及び下側積層基
板間に封入され、基板５ｔＪＢ１及び５ＵＢ２の外側に
はそれぞれ偏光板ＰＯＬ１及びＰＯＬ２が実装される。

第７図はこのようにして形成された液晶表示装置（ＬＣ
Ｄ）パネル（ＰＮＬ）の等価回路と、その周辺駆動回路
を示すものである。ＬＶＳはＬＣＤ垂直走査回路であり
、ＴＰＴのゲート電極に走査スイッチング信号を印加す
る。ＬＨ３はＬＣＤ水平走査回路であり、ＴＰＴのソー
ス・ドレイン電極ＳＤ１に順次選択的にビデオ信号を印
加する。

なお、以上の実施例では遮光部ＢＬＫとカラーフィルタ
ー部を同じ有機層ＡＲ，ＰＳＶ・ＡＲに形成したが、こ
れらは別々にしても良く、例えば下層に遮光部ＢＬＫを
有す第１の有機層、その上にカラーフィルター層を形成
しても良い。またカラーフィルター層は第８図に示すよ
うに液晶層ＬＣを中心に上側のガラス基板５ＵＢ２の方
に形成しても良い、このような場合、カラーフィルター
層は遮光部とオーバラップしても問題ないので、ホトリ
ソグラフィーの精度余裕を緩和することができる。

また、カラーフィルター層、保護膜及び配向膜の同一層
２つ以上の兼用は基板５ＵＢ２側で行うこともできる。

この場合、必要に応じて透明電極ＩＴ○２の積層順を変
える必要がある。

〔発明の効果〕

本発明の実施例によれば、■遮光部を絶縁物にすること
によって薄膜トランジスタの寄生容量を低減でき、■遮
光膜と保護膜を兼用することで回り込みの光景を小さく
し、更には保護膜、カラーフィルター、配向膜の少なく
とも２つの機能を同じ層で兼ねることにより、■保護膜
、配向膜、カラーフィルター等の容量成分が減り、液晶
層に加わる実効電圧を増大させ、■全体の透過率を上げ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による液晶表示装置（ＬＣＤ）の第６図
の平面図に対応する断面図、第２図Ａ。Ｂは本発明によって一方のガラス基板にＴＰＴを積層し
た段階のＬＣＤの平面図と断面図で第３図Ａ−Ｆはその
製造方法を示す断面図、第４図は本発明の他の実施例を
示す断面図、第５図Ａ、Ｂは本発明によるＬＣＤビクセ
ルの変形例を示す平面図、第６図は本発明によるＬＣＤ
ピクセルを複数配列したときの平面図、第７図はその等
価回路、第８図は先に出願したＬＣＤを示す断面図であ
る。ＰＯＬＩ、ＰＯＬ２・・・偏光板、５ＵＢＩ。５ＵＢ２・・・ガラス基板、ＧＡＴＥ・・・ゲート電極
・配線、ＧＩ・・・ゲート絶縁膜、ＡＳ・・・非晶質Ｓ
　ｉ、ＳＤＩ、ＳＤ２・・・ソース・ドレイン電極・配
線、ＩＴＯＩ、ＩｒＯ２・・・透明電極、ＰＳＶ−ＡＲ
・・・有機膜、ＢＬＫ・・・遮光部、Ｒ・・・カラーフ
ィルター部（赤色）、ＬＣ・・・液晶層、０ＲＩ２・・
・配向膜、ｐｓｖ２・・・保護膜。第３図口

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の基板と、第２の基板と、両基板間に形成され
た液晶層と、上記第１の基板と上記液晶層間に形成され
る（１）スイッチング素子及び（２）該素子に電気的に
接続される透明電極と、上記スイッチング素子の少なく
とも一部を覆う絶縁性の遮光部とを具備して成ることを
特徴とする液晶表示装置。２、第１及び第２の対向する透明電極と、該電極間に位
置する液晶と、上記電極を覆う保護膜と、配向膜と光フ
ィルターとを具備して成り、上記保護膜、配向膜及び光
フィルターの少なくとも２つを１つの有機物層で兼用さ
せたことを特徴とする液晶表示装置。３、遮光部と色フィルター部とを有する液晶表示装置に
おいて、両者を同じ有機物層で形成したことを特徴とす
る液晶表示装置。