JPH03198030A

JPH03198030A - 薄膜トランジスタパネル及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH03198030A
Application number: JP1339171A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Sato; 俊一佐藤
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1991-08-29
Anticipated expiration: 2014-03-10
Also published as: JP2870075B2

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、例えば液晶テレビ等に組み込まれるアクティ
ブマトリクス型の液晶表示装置、及びこの液晶表示装置
に使用される薄膜トランジスタパネルに関する。

〔従来の技術〕

第６図は、従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置
の一部断面斜視図である。

この液晶表示装置は、同図に示されるように、薄膜トラ
ンジスタパネルｌと、これに対向して配置された対向パ
ネル２と、これら２つのパネル間に封入された液晶３と
から構成されている。

上記薄膜トランジスタパネル１は、ガラス等でできた透
明な絶縁基板１１上に、透明な画素電極１２及びこの画
素電極Ｉ２に接続されたスイッチング素子としての薄膜
トランジスタ１３をマトリクス状に複数配設すると共に
、複数の画素電極１２の間を縫って縦横にゲートライン
１４及びドレインライン１５を配設した構成となってい
る。

また、上記対向パネル２は、ガラス等でできた透明な絶
縁基Ｆｉ、２１上の全面に透明な共通電極２２を配設し
、更にその上の、上記薄膜トランジスタパネルｌの全領
域のうち画素電極１２を除いた領域とほぼ対向する箇所
に、いわゆるブラックマトリクスと称される遮光膜２３
を配設した構成となっている。なお、カラー表示を行う
ものにおいては、対向パネル２における各画素電極１２
と対向する領域に、例えば赤色、緑色、青色等のカラー
フィルタが配設されている。

上記遮光膜２３は、次のような問題を解消するために設
けられている。すなわち、上記構成からなる液晶表示装
置をアクティブマトリクス駆動するには、複数のゲート
ライン１４に順次電圧を印加して、各ゲートライン１４
に接続されている薄膜トランジスタＩ３を順次オン状態
にしていくが、その際にゲートライン１４と共通電極２
２との間にも電圧が加わるため、そのゲートライン１４
の周辺領域の透過率が変動して透明状態となり、この透
明領域を介して光が漏れてしまうという問題が生じる。

また、上記ゲートライン１４に電圧を印加することによ
って選択された成る画素を透明状態にするために、その
画素の画素電極１２と共通電極２２間にドレインライン
１５を介して電圧を印加した場合、そのドレインライン
１５と共通電極２２との間にも電圧が加わるため、画素
電極１２の存在する領域だけでなく、ドレインライン１
５の周辺領域も透過率が変動して透明状態となり、この
透明領域を介して光が漏れてしまうという問題も生じる
。そこで、上述したように画素電極１２を除いた領域と
対向する箇所に遮光膜２３を配設し、この遮光膜２３で
上記ゲートライン１４及びドレインライン１５の周辺領
域からの漏れ光を遮断することで、上記の問題を解消す
ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記構成の液晶表示装置を得るには、２枚の
別々のパネル（薄膜トランジスタパネル１と対向パネル
２）を機械的に位置合わせして固定するしかないので、
上記遮光膜２３によって確実に漏れ光を防止するために
は、上記遮光膜２３が画素電極１２と成る程度オーバラ
ップするようにして、いわゆる合わせ余裕度を持たせる
必要がある。この合わせ余裕度は、上記２つのパネルの
位置合わせ精度等によって決定されるが、従来の場合は
、画素電極１２にオーバラップしている遮光膜２３の端
部からドレインライン１５の端部までの平面路＠ＬＤと
して約１２μｍも必要であり、また画素電極１２にオー
バラップしている遮光膜２３の端部からゲートライン１
４の端部までの平面距離ＬＧとして約７μｍも必要であ
った。

このように、従来の液晶表示装置では遮光１ｌＵ２３と
画素電極１２との合わせ余裕度を大きくとる必要があっ
たため、そのオーバラップしている分だけ、表示画面全
体に対する有効画素領域の割合である開口率が大幅に低
下して、画質が劣化してしまうという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
り、その目的は、開口率を大きく改善して画質の向上を
図ることのできる薄膜トランジスタパネル及び液晶表示
装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の薄膜トランジスタパネルは、絶縁基板上に、透
明な画素電極及び該画素電極に接続された薄膜トランジ
スタをマトリクス状に複数配設すると共に、該薄膜トラ
ンジスタから延びるゲートライン及びドレインラインを
前記複数の画素電極の間を縫って縦横に配設してなる薄
膜トランジスタパネルにおいて、前記ゲートライン及び
ドレインラインと前記画素電極との間隙部上及びその近
傍を絶縁膜を介して遮光膜で覆ったことを特徴とするも
のである。

また、本発明の液晶表示装置は、絶縁基板上に、透明な
画素電極及び該画素電極に接続された薄膜トランジスタ
をマトリクス状に複数配設すると共に、該薄膜トランジ
スタから延びるゲートライン及びドレインラインを前記
複数の画素電極の間を縫って縦横に配設してなる薄膜ト
ランジスタパネルと、該薄膜トランジスタパネルと対向
して配置され、全面に透明な共通電極を配設してなる対
向パネルと、該薄膜トランジスタパネルと該対向パネル
との間に封入された液晶とを備えた液晶表示装置におい
て、前記ＴＲ膜トランジスタパネルの前記ゲートライン
及びドレインラインと前記画素電極との間隙部上及びそ
の近傍を絶縁膜を介して導電性の遮光膜で覆うと共に、
該遮光膜を全て導電性物質で結線し、かつ前記対向パネ
ルの前記共通電極に接続したことを特徴とするものであ
る。

〔作　　　用〕

上記のように薄膜トランジスタパネルにおける各ライン
と画素電極との間隙部上及びその近傍が遮光膜で覆われ
ているので、各ラインの周辺領域から漏れようとする光
は上記遮光膜によって遮断される。よって、従来のよう
に対向パネル側に遮光膜を設ける必要がなくなる。この
ように薄膜トランジスタパネル側に遮光膜を形成する場
合、上記漏れ光を確実に遮断するのに必要な遮光膜と画
素電極との合わせ余裕度は、従来のような２つのパネル
の機械的な位置合わせの精度に基づいて決定されるので
はなく、通常の半導体装置の製造に使用される微細加工
工程であるパターニングの精度等に基づいて決定される
ため、従来と比べて極めて小さな余裕度で済むようにな
る。よって、開口率の大幅な向上が可能になる。

また、各画素毎に存在する上記の遮光膜を金属のような
導電性物質で形成し、これらの全てを同様な導電性物質
で結線して、かつ対向パネル側の共通電極に接続した場
合は、全ての遮光膜が常に共通電極と同電位に保たれる
。従って、ドレインライン及びゲートラインに電圧が印
加された場合であっても、遮光膜と共通電極との間の液
晶には電圧がかからず、よってその領域での透過率は常
に一定に保たれるので、従来のようなライン周辺領域で
の透過率変動に伴う漏れ光の発生が防止される。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例の平面図であ
り、第２図、第３図及び第４図は第１図におけるＡ−Ａ
断面図、Ｂ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図である。なお、
第１図には、対向パネルと液晶を省略して薄膜トランジ
スタパネルのみを示した。

本実施例の液晶表示装置は、第２図〜第４図に示すよう
に、薄膜トランジスタパネル１０１、これと対向して配
置された対向パネル１０２、及びこれら２つのパネル間
に封入された液晶１０３から構成されている。

薄膜トランジスタパネル１０１は、第１図及び第２図に
示すように、ガラス等でできた透明な絶縁基板１１１上
に、ＩＴＯ膜等からなる透明な画素電極１１２と、この
画素電極１１２に接続されたスイッチング素子としての
薄膜トランジスタ１１３とが、マトリクス状に複数配設
されている。

また、後述する様に上記複数の薄膜トランジスタ１１３
のゲート電極２０１及びドレイン電極２０６はそれぞれ
クロム等の金属でできたゲートライン１１４及びドレイ
ンライン１１５に接続されており、このゲートライン１
１４及びドレインライン１１５は、上記複数の画素電極
１１２の間を縫って縦横に配設されている。

次に、上記薄膜トランジスタ１１３の具体的な構成を説
明すると、絶縁基板１１１上の所定箇所に、上記ゲート
ライン１１４に接続されるゲート電極２０１がパターン
形成され、その全面が窒化シリコン膜等からなるゲート
絶縁膜２０２で覆われている。更にその上には、ゲート
電極２０１とほぼ対向する箇所にａ−５ｉ（アモルファ
スシリコン）からなるａ−３ｔ半導体層２０３が形成さ
れ、その上の両側には、ｎ型不純物が高濃度に導入され
たコンタクト用のｎ”−ａ−３ｉ半導体層２０４及びア
ルミニウム等からなるコンタクト用の金属膜２０５が積
層されている。そして、一方のコンタクト用金属膜２０
５上には、ドレインライン１１５に接続されるクロム等
からなるドレイン電極２０６が形成され、また、もう一
方のコンタクト用金属膜２０５上の端部からゲート絶縁
膜２０２上にかけて上記画素電極１１２が形成されてい
る。そして、これらの全面が保護絶縁膜１１６で覆われ
ている。なお、ドレインライン１１５上も、後述する様
に保護絶縁膜１１６で覆われ、またゲートライン１１４
上も、後述する様にゲートｔＩ！！、ｉ！Ｉｔ！２０２
と保護絶縁膜１１６とにより２重に覆われている。

更に、第１図〜第４図に明らかなように、薄膜トランジ
スタパネル１０１の上記保護絶縁膜１１６上には、ゲー
トライン１１４（及びゲート電極２０１）と画素電極１
１２との間隙部の上方、及びドレインライン１１５　（
及びドレイン電極２０６）と画素電極１１２との間隙部
の上方、並びにそれらの近傍を覆うように、アルミニウ
ム等の金属でできた遮光膜１１７が形成されている。な
お、第１図では、この遮光膜１１７の形成領域を斜線で
示しである。更にまた、各画素領域毎の遮光膜１１７の
全てが、第１図に示されるようにドレインライン１１５
の配線方向に沿って、ゲートライン１１４の上方を横切
るように結線部１１７ａを介して結線され、かつこれら
は第２図〜第４図に示されるように対向パネル１０２の
共通電極１２２に基板外で銀ペースト等により接続され
ている。

対向パネル１０２は、ガラス等でできた透明な絶縁基板
１２１上の全面に、透明な共通電極１２２を配設した構
造であり、第６図に示したような遮光膜２３は形成され
ていない。なお、カラー表示を行う場合には、共通電極
１２２上における各画素電極１１２と対向する領域に、
例えば赤色、緑色、青色等のカラーフィルタを配設する
ようにしでもよい。

本実施例によれば、第１図に明らかなように薄膜トラン
ジスタパネル１０１における各ライン１１４．１１５と
画素電極１１２との間隙部上及びその近傍が遮光膜１１
７で覆われているので、駆動時に各ライン１１４．１１
５の周辺領域から漏れ光があれば、その漏れ光を上記遮
光膜１１７によって遮断することができる。よって、従
来のように対向パネル側に遮光膜を設ける必要がなくな
る。

このように薄膜トランジスタパネル１０１側に遮光膜１
１７を形成する場合、上記漏れ光を確実に遮断するのに
必要な遮光膜１１７と画素電極１１２との合わせ余裕度
は、従来のように２つのパネル１０１．１０２の機械的
な位置合わせの精度に基づいて決定されるのではなく、
通常の半導体装置の製造に使用される微細加工工程であ
る、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニングの精
度等に基づいて決定されるため、従来よりも極めて小さ
な余裕度を持たせるだけでよい。例えば、第１図〜第４
図に破線で示すように、対向パネル１０２側に従来と同
様な遮光膜２３を形成しようとする場合、画素電極１１
２にオーバラップしている遮光膜２３の端部からドレイ
ンライン１１５の端部までの平面距離ＬＤとしては、液
晶１０３の厚さ約７μｍに、２つのパネル１０１，１０
２の合わせ余裕度５μｍを加えた、少なくとも１２μｍ
が必要であり、また、画素電極１１２にオーバラップし
ている遮光膜２３の端部からゲートライン１１４の端部
までの平面距離ＬＧとしては、ゲートライン１１４と画
素電極１１２とが重ならないための余裕度２μｍに、２
つのパネル１０１．１０２の合わせ余裕度５μｍを加え
た、少なくとも７μｍが必要である。これに対し、本実
施例では、画素電極１１２にオーバラップしている遮光
膜１１７の端部からドレインライン１１５の端部までの
距＠Ｌ　Ｄ’　としては、ドレインライン１１５と画素
電極１１２の加工精度２μｍに、画素電極１１２と遮光
膜１１７との合わせ余裕度１μｍを加えた、３μｍ程度
でよく、また、画素電極１１２にオーバラップしている
遮光膜１１７の端部からゲートライン１１４の端部まで
の距離ＬＧ′も、上記ＬＤ’　と同じく３μｍ程度でよ
い。

従って、本実施例によれば、上記の例からも明らかなよ
うに、遮光膜１１７と画素電極１１２とのオーバラップ
部分を従来よりも大幅に減少させることができ、これに
伴って開口率が極めて大きくなるので、画質の著しい向
上を図ることができる。

また、金属でできた上記遮光膜１１７を全て結線し、か
つ対向パネル１０２側の共通電極１２２に接続したので
、遮光膜１１７を常に共通電極１２２と同電位に保つこ
とができる。よって、各ライン１１４．１１５に電圧が
印加された場合であっても、遮光膜１１７と共通電極１
２２との間の液晶には電圧がかからず、よってその領域
での透過率を常に一定に保つことができる。従って、従
来のようなライン周辺領域での透過率変動に伴う漏れ光
の発生を防止することができる。

ところで、本実施例における１つの画素の等価回路は、
第５図のように示すことができる。同図において、Ｃｔ
Ｃは液晶１０３の持つ容量、Ｃ１はゲート電極２０１と
画素電極１１２との重なりによって生じる容量、ＣＩは
ドレイン配線１１５と遮光１１１１１１７との重なりに
よって生じる容量、ｃＧｍはゲートライン１１４と遮光
膜１１７との重なりによって生じる容量である。このよ
うに、遮光膜１１７の存在によって２種類の容量Ｃｌ１
ＩＩ、ＣＧｌが住じるが、これらの容量は液晶の持つ容
量ＣｔＣに影響を与えないので、表示特性には何ら影響
がない。

なお、本発明では、薄膜トランジスタの構造は上記実施
例のものに限定されることはなく、どのようなタイプの
ものであってもよい。

また、遮光膜１１７と共通電極１２２とを同電位にする
必要がなければ、遮光膜を各画素毎に分離して形成して
もよく、この場合には、金属のような導電性の物質で遮
光膜を形成する必要もない。

全ての遮光膜を結線するようにした場合であっても、遮
光膜の材料として金属を使用する必要はなく、画質に悪
影響を与えず、かつ遮光性の良好な導電性物質であれば
、様々なものを使用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、薄膜トランジスタパネル側に遮光膜を
形成したので、この遮光膜と画素電極との合わせ余裕度
を従来よりも大幅に小さくでき、よって、開口率を大幅
に改善することができ、画質の著しい向上が可能になる
。

また、遮光膜を導電性物質で形成し、これらの全てを結
線して、対向パネル側の共通電極に接続した場合は、全
ての遮光膜を常に共通電極と同電位に保つことができる
ので、従来のようなライン周辺での透過率変動に伴う漏
れ光の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶表示装置の一実施例の平面図、第２図、第３図及び第４図は第１図におけるＡ−Ａ断面
図、Ｂ−Ｂ断面図及びＣ−Ｃ断面図、第５図は同実施例
における１つの画素の等価回路を示す回路図、第６図は従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
一部断面斜視図である。１０１・・・薄膜トランジスタパネル、ｌｌｌ・・・絶
縁基板、１１２・・・画素電極、１１３・・・薄膜トランジスタ、１１４・・・ゲートライン、１１５・・・ドレインライン、１１６・・・保護絶縁膜、１１７・・・遮光膜、１１７ａ・・・結線部、１０２・・・対向パネル、１２１・・・絶縁基板、１２２・・・共通電極、１０３・・・液晶。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁基板上に、透明な画素電極及び該画素電極に
接続された薄膜トランジスタをマトリクス状に複数配設
すると共に、該薄膜トランジスタから延びるゲートライ
ン及びドレインラインを前記複数の画素電極の間を縫っ
て縦横に配設してなる薄膜トランジスタパネルにおいて
、前記ゲートライン及びドレインラインと前記画素電極と
の間隙部上及びその近傍を絶縁膜を介して遮光膜で覆っ
たことを特徴とする薄膜トランジスタパネル。
（２）絶縁基板上に、透明な画素電極及び該画素電極に
接続された薄膜トランジスタをマトリクス状に複数配設
すると共に、該薄膜トランジスタから延びるゲートライ
ン及びドレインラインを前記複数の画素電極の間を縫っ
て縦横に配設してなる薄膜トランジスタパネルと、該薄膜トランジスタパネルと対向して配置され、全面に
透明な共通電極を配設してなる対向パネルと、該薄膜トランジスタパネルと該対向パネルとの間に封入
された液晶とを備えた液晶表示装置において、前記薄膜トランジスタパネルの前記ゲートライン及びド
レインラインと前記画素電極との間隙部上及びその近傍
を絶縁膜を介して導電性の遮光膜で覆うと共に、該遮光
膜を全て導電性物質で結線し、かつ前記対向パネルの前
記共通電極に接続したことを特徴とする液晶表示装置。