JPH06160900A - 液晶表示装置 - Google Patents

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、この離れた部分を覆う
遮光膜が必要であった。この遮光膜は貼り合わせ精度が
考慮され、大きく設計されているためその分開口率が低
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】 ＴＲを含む基板（１０）全面に層間絶縁膜
（２３）を設けることで、表示電極（１４）はドレイン
ライン（２１）に重ねられ、しかもトランジスタの構成
要素をゲートライン上に配置させる。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、また表示領域に制約を与えるＴＲが無
くなり、表示領域は、ゲートライン（１１）とドレイン
ライン（２１）の側辺で規定される。

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５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から成る膜が積層
されている。続いて前記ゲート（５１）に対応するＳｉ
Ｎｘ膜上には、アモルファス・シリコン膜（５３）およ
びＮ⁺型のアモルファス・シリコン膜（５４）が積層さ
れ、この２層のアモルファス・シリコン膜（５３），
（５４）の間には、半導体保護膜（５５）が設けられて
いる。

【０００４】続いてＮ⁺型のアモルファス・シリコン膜
（５４）上には、ソース電極（５６）およびドレイン電
極（５７）（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ＩＴＯより成る表示電極
（５８）が設けられ、前記ソース電極（５６）と電気的
に接続されている。

【０００５】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
パシベーション膜および配向膜は、都合により図面では
省略した。一方、前記ガラス基板と対向して、ガラス基
板が設けられ、このガラス基板上に遮光膜、対向電極お
よび配向膜（不図示）が設けられている。

【０００６】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。一点鎖線で示した（５
９）が、ゲートライン、実線で示した（６０）がドレイ
ンライン、２点鎖線で示した（５８）が表示電極および
３点鎖線で示した（６１）が対向基板に設けられた遮光
膜の対応位置である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、図５におい
て、表示電極（５８）は、短絡防止のために、ゲートラ
イン（５９）およびドレインライン（６０）から数μｍ
程度離して内側に設けられ、表示電極（５８）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、対向基板に遮光膜
を設けて光漏れを防止している。

【０００８】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、遮光膜は、ガラス基板の
貼り合わせの際のずれを考慮し、表示電極よりも５〜１
０μｍ内側（３点鎖線がこの位置を示す。）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。

【０００９】

【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、トランジスタの構成を、ゲート
ライン（１１）で成るゲートを除いて、実質的に前記ゲ
ートライン（１１）の上に設け、このトランジスタを覆
って全面に設けられた層間絶縁膜（２３）を介して表示
電極（１４）を設けることで、表示領域を、前記ゲート
ライン（１１）の内側辺と前記ドレインライン（２１）
の内側辺で規定して解決するものである。

【００１０】第２に、トランジスタのゲートをゲートラ
イン（１１）で成し、トランジスタの半導体層（１６）
乃至（１８）を、前記ゲートライン（１１）のゲートに
対応するゲート絶縁膜（１５）上に設け、このトランジ
スタのソース電極（２２）、ドレイン電極（２０）およ
びドレインライン（２１）を含む全面に設けられた層間
絶縁膜（２３）を介して、実質的にドレインライン（２
１）およびゲートライン（１１）上にまで表示電極（１
４）を延在することで解決するものである。

【００１１】第３に、トランジスタのゲートを前記ゲー
トライン（１１）で成し、前記トランジスタの半導体層
（１６）乃至（１８）を、このトランジスタのチャンネ
ル幅が前記ゲートライン（１１）の幅より大きい場合
は、チャンネル長方向とゲートライン（１１）の延在方
向が同一になるように、このトランジスタのチャンネル
幅が前記ゲートライン（１１）の幅より小さい場合は、
チャンネル長方向とゲートライン（１１）の延在方向が
直行するように、前記ゲートライン（１１）のゲートに
対応する前記ゲート絶縁膜（１５）上に設け、このトラ
ンジスタのソース電極（２２）、ドレイン電極（２０）
およびドレインライン（２１）を含む全面に設けられた
層間絶縁膜（２３）を介して、実質的にドレインライン
（２１）およびゲートライン（１１）上にまで表示電極
（１４）を延在することで解決するものである。

【００１２】

【作用】層間絶縁膜（２３）をトランジスタを含む絶縁
基板（１０）上に設けることで、この表示電極（１４）
とドレインライン（２１）の短絡を防止し、層間絶縁膜
（２３）の上に直接設けた表示電極（１４）を、例えば
図１の２点鎖線のようにドレインライン（２１）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。そのためドレインライン（２１）およびゲートライ
ン（１１）と数μｍ程度離して設ける必要がなくなる。
しかも表示電極（１４）の占有領域に制約を与える従来
構造、すなわちゲートをゲートライン（１１）から突出
させてトランジスタを構成せず、ゲートライン（１１）
上にトランジスタを構成するため、表示領域を規定する
ゲートラインとドレインラインの全側辺に表示電極（１
４）を延在できる。従ってこの構成により、開口率の向
上を達成することができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の液晶表示装置の平面図であり、 図２および図３
は、図１のＡ−Ａ線およびＢ−Ｂ線に対応する断面図で
ある。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。

【００１４】このゲートライン（１１）は、例えば約１
５００ÅのＣｒより成り一点鎖線で示され左右に延在さ
れており、ゲートは後述するが本発明のポイントとな
り、ゲートインから突出されず、交差部近傍のゲートラ
イン（１１）自身がＴＦＴのゲートと成っている。また
補助容量電極（１３）は、ゲートライン（１１）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と一体で構成す
るために、補助容量ライン（１２）として前記ゲートラ
イン（１１）と平行に延在されている。

【００１５】また前記ゲートライン（１１）および補助
容量電極（１３）と一体の補助容量ライン（１２）を覆
うゲート絶縁膜（１５）と、前記ゲート位置に対応する
ゲート絶縁膜（１５）上に積層されたノンドープの非単
結晶シリコン膜（１６）と、このシリコン膜（１６）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（１７），（１８）が設
けられている。

【００１６】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。
あるいはＳｉＯ₂膜とＳｉＮ_x膜を２層に形成してもよ
い。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。）（１６）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。）（１
７），（１８）が積層されている。ａ−Ｓｉ層（１６）
は、ゲートライン（１２）の幅よりも狭く（完成品の光
入射を絶縁性基板の下方からする場合、半導体層に光が
入射されず好ましい。）、または若干広く設けられ（下
方からまたは上方から入射する場合、遮光膜が必要にな
る。）、約１０００Åの厚さで形成され、Ｎ⁺ａ−Ｓｉ
層（１７），（１８）は、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（１９）
が、図１では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。

【００１７】更には、積層体のドレイン領域（１７）と
電気的に接続されたドレイン電極（２０）と、このドレ
イン電極（２０）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（２
１）と、積層体のソース領域（１８）と電気的に接続さ
れたソース電極（２２）とがある。前記ドレイン電極
（２０）およびこれと一体のドレインライン（２１）
は、図１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７００
０Åで成っている。またソース電極（２２）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Ｍ
ｏ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。

【００１８】また全面には、層間絶縁膜（２３）が積層
され、この上に、前述した表示電極（１４）が設けられ
る。ここで表示電極（１４）とソース電極（２２）の電
気的コンタクトは、Ｃの部分で達成されている。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
基板には、対向電極および配向膜等が設けられる。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。

【００１９】本発明の特徴は、２つあり、１つは層間絶
縁膜（２３）であり、これによって表示電極（１４）を
ドレインライン（２１）およびゲートライン（１１）の
上に載置できる点である。２つ目は、トランジスタの形
成位置であり、ゲートライン上に形成し、ゲートはゲー
トライン（１１）から突出されないことにある。また別
言するとトランジスタの構成要素がゲートライン上に形
成され、表示電極の形成位置に制約を与えないことであ
る。

【００２０】図１からも判るように、表示電極（１４）
は、ゲートライン（１１）とドレインライン（２１）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（２１）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（１５）があ
り、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（２３）が
更に間に設けられるため、ゲート絶縁膜（１５）のピン
ホールと層間絶縁膜（２３）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】トランジスタは、ゲートがゲートラインか
ら突出されて形成されると、前述のように表示領域に制
約を受ける。従って、ゲートライン上にゲートより上層
の構成要素を全て構成させることで、表示領域は、ゲー
トラインとドレインラインの全側辺により規定され、最
大限に活用することができる。しかしゲートラインの幅
は、画面サイズや特性等で決定される。またトランジス
タの縦と横を実質決定するのが、チャンネル長とチャン
ネル幅である。図１は、チャンネル幅がゲートラインの
幅より大きい場合であり、ゲートラインと平行にチャン
ネル幅を構成する方向が設けられている。一方、図４
は、チャンネル幅が、ゲートラインの幅よりも小さい場
合であり、ゲートラインと直行にチャンネル幅を構成す
る方向が設けられている。

【００２２】従来では、ドレインラインから若干離れた
内側に設け、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、本願では、この離間および遮光膜を省略することが
できる。図１に於て、トランジスタが形成される基板
（１０）側より光が入射される場合、ゲートラインより
もａ−Ｓｉ（１６）、（１７）、（１８）を内側に設け
る必要がある。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、遮光膜を省略
でき、また大幅な開口率の向上の達成ができる。

【００２３】また従来は、ゲート絶縁膜（１５）の上に
表示電極（１４）が積層されていたが、この間に層間絶
縁膜（２３）を設けることにより、この表示電極形成領
域面が平坦化され、表示電極上の配向膜のラビングムラ
による配向ムラやドメインが減少する。更には、表示電
極とドレインライン、表示電極とゲートラインの間は、
従来構造では、所定の間隔をもって離間していた。その
ため図５では、横方向に電界が発生していた。これは、
表示電極（１４）の周囲にリバースチルトドメインが発
生するが、本願は、表示電極とドレインライン、表示電
極とゲートラインは重畳しているので離間部がないた
め、このドメインが減少する効果も有する。従来はこの
ドメインを隠すために遮光膜を設けていたが、本願は、
これを隠すための遮光膜は不要となった。また仮に本願
構造でドメインが発生しても、このドメインの発生領域
は、ドレインラインやゲートラインの上であるために、
光がどちらから入射されようとこのラインにドメインが
隠れ表示品位の低下は防止できる。

【００２４】また遮光膜を対向基板側に設る場合でも、
光が直接ａ−Ｓｉ層（１６）乃至（１８）へ入射されな
いようにすればよい。ここで遮光膜は、基板（１０）と
対向基板との貼り合わせ精度を考えて若干のマージンを
設ける必要があるが、前実施例と同様に表示電極（１
４）をゲートライン（１１）、ドレインライン（２２）
と重ねることができるため、従来の構造よりも開口率を
向上させることができる。またａ−Ｓｉ（１６）乃至
（１８）は、遮光膜からはみ出さないように設ける必要
があるが、ゲートラインからはみ出す、はみ出さないは
特に問題ではない。

【００２５】

【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。更には、ゲートをゲートライン上に設けるため、表
示領域を狭めることなく、ゲートラインとドレインライ
ンで囲まれた殆ど全領域を表示領域として活用できる。

【００２６】従って従来ゲートラインと表示電極の間、
ドレインラインと表示電極の間に設けていた遮光膜が不
要となり、従来から比べ開口率を向上させることができ
る。また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。

【００２７】まずトランジスタが形成された基板側から
光を入射させる場合、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表示電極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。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する必要があるが、トラ
ンジスタの形成領域およびその周辺のみを厚くする形成
すればよい。

【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平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線における断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線における断面図である。

【図４】第２の実施例である液晶表示装置の平面図であ
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 １４ 表示電極 １５ ゲート絶縁膜 １６ ノンドープのａ−Ｓｉ １７，１８ Ｎ⁺型のａ−Ｓｉ ２０ ドレイン電極 ２１ ドレインライン ２２ ソース電極 ２３ 層間絶縁膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な絶縁性基板の上にお互いに絶縁さ
   れて設けられた複数本のゲートラインおよび複数本のド
   レインラインと、この両ラインで囲まれた領域にトラン
   ジスタと表示電極が配置された液晶表示装置に於て、 前記トランジスタの構成は、ゲートラインで成るゲート
   を除き、実質的に前記ゲートラインの上に設けられ、こ
   のトランジスタを覆って全面に設けられた層間絶縁膜を
   介して、前記表示電極が設けられ、表示領域は、前記ゲ
   ートラインの内側辺と前記ドレインラインの内側辺で規
   定される事を特徴とした液晶表示装置。
2. 【請求項２】 透明な絶縁性基板上に形成された複数本
   のゲートラインと、このゲートラインを含む前記絶縁性
   基板全面に積層されたゲート絶縁膜と、前記ゲートライ
   ンと交差する方向に延在された複数本のドレインライン
   と、このドレインラインと前記ゲートラインで囲まれた
   領域に設けられた表示電極と、この表示電極に信号を与
   えるトランジスタとを少なくとも有する液晶表示装置に
   於て、 前記トランジスタのゲートは、前記ゲートラインで成
   り、前記トランジスタの半導体層は、前記ゲートライン
   のゲートに対応する前記ゲート絶縁膜上に設けられ、こ
   のトランジスタのソース電極、ドレイン電極およびドレ
   インラインを含む全面に設けられた層間絶縁膜を介し
   て、実質的にドレインラインおよびゲートライン上にま
   で表示電極を延在する事を特徴とした液晶表示装置。
3. 【請求項３】 透明な絶縁性基板上に形成された複数本
   のゲートラインと、このゲートラインを含む前記絶縁性
   基板全面に積層されたゲート絶縁膜と、前記ゲートライ
   ンと交差する方向に延在された複数本のドレインライン
   と、このドレインラインと前記ゲートラインで囲まれた
   領域に設けられた表示電極と、この表示電極に信号を与
   えるトランジスタとを少なくとも有する液晶表示装置に
   於て、 前記トランジスタのゲートは前記ゲートラインで成り、
   前記トランジスタの半導体層は、 このトランジスタのチャンネル幅が前記ゲートラインの
   幅より大きい場合は、チャンネル長方向とゲートライン
   の延在方向が同一になるように、 このトランジスタのチャンネル幅が前記ゲートラインの
   幅より小さい場合は、チャンネル長方向とゲートライン
   の延在方向が直行するように、前記ゲートラインのゲー
   トに対応する前記ゲート絶縁膜上に設けられ、このトラ
   ンジスタのソース電極、ドレイン電極およびドレインラ
   インを含む全面に設けられた層間絶縁膜を介して、実質
   的にドレインラインおよびゲートライン上にまで表示電
   極を延在する事を特徴とした液晶表示装置。