JP2000284317A - 液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】補償容量電極の幅を広くすることなく充分な容
量値の補償容量を形成し、高い開口率を得るとともに、
前記補償容量電極とデータ配線との間の絶縁耐圧を充分
に確保する。 【解決手段】補償容量電極１３のデータ配線１２と対向
する部分の表面だけを陽極酸化処理することにより、補
償容量Ｃｓの絶縁層を、前記補償容量電極１３と画素電
極３との間のゲート絶縁膜６および保護絶縁膜１４だけ
からなる薄い層とし、補償容量Ｃｓの面積が小さくても
充分な容量値を得ることができるようにするとともに、
前記補償容量電極１３のデータ配線１２と対向する部分
の表面に生成させた陽極酸化膜ｂにより、補償容量電極
１３とデータ配線１２との間の絶縁耐圧を確保した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、アクティブ素子
に薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと記す）を用いたア
クティブマトリックス型の液晶表示素子に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】アクティブ素子にＴＦＴを用いたアクテ
ィブマトリックス型の液晶表示素子は、次のような構成
となっている。

【０００３】図５および図６は従来のアクティブマトリ
ックス液晶表示素子を示しており、図５は液晶表示素子
の一方の基板の一部分の平面図、図６は図５のVI−VI線
に沿った液晶表示素子の拡大断面図である。

【０００４】この液晶表示素子は、図示しない枠状のシ
ール材を介して互いに接合された一対の透明基板１，２
と、これらの基板１，２間の前記シール材により囲まれ
た領域に設けられた液晶層２０とからなっている。

【０００５】前記液晶層２０をはさんで対向する一対の
基板１，２のうちの一方の基板（以下、ＴＦＴ基板とい
う）１の内面には、行方向（図５において左右方向）お
よび列方向（図５において上下方向）にマトリックス状
に配列する複数の透明な画素電極３と、これらの画素電
極３にそれぞれ接続された複数のＴＦＴ４と、各画素電
極行の一側にそれぞれ沿わせて形成された複数のゲート
配線１１と、各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて形
成された複数のデータ配線１２と、前記各画素電極行に
それぞれ対応する補償容量電極１３とが設けられてい
る。

【０００６】前記ゲート配線１１と補償容量電極１３
は、前記ＴＦＴ基板１上に形成されており、前記ＴＦＴ
４は、前記ゲート配線１１に一体に形成されたゲート電
極５と、このゲート電極５上に前記ゲート配線１１およ
び補償容量電極１３を覆って設けられたゲート絶縁膜
（透明膜）６と、前記ゲート絶縁膜６の上に前記ゲート
電極５と対向させて形成されたｉ型半導体膜７と、この
ｉ型半導体膜７の両側部の上に形成されたｎ型半導体膜
８と、これらのｎ型半導体膜８の上に設けられたソース
電極９およびドレイン電極１０とからなっている。

【０００７】なお、図５では省略しているが、前記ｉ型
半導体膜７の上には、前記両側のｎ型半導体膜８の間の
チャンネル領域を覆う絶縁膜が形成されている。この絶
縁膜は、前記ｎ型半導体膜８をパターニングする際に前
記ｉ型半導体膜７の表面がダメージを受けるのを防ぐた
めに形成されたものであり、前記ｎ型半導体膜８のパタ
ーニング後も、そのままｉ型半導体膜７の上に残されて
いる。

【０００８】前記データ配線１１は、前記ゲート絶縁膜
６の上に設けられており、このデータ配線１１は前記Ｔ
ＦＴ４のドレイン電極１０につながっている。なお、図
に示した液晶表示素子は、前記データ配線１１をＴＦＴ
４のドレイン電極１０と一体に形成したものであるが、
アクティブマトリックス液晶表示素子には、ＴＦＴ４を
層間絶縁膜で覆ってその上にデータ配線を形成し、この
データ配線を前記層間絶縁膜に設けたコンタクト孔にお
いてＴＦＴ４のドレイン電極１０に接続しているものも
ある。

【０００９】また、前記ゲート絶縁膜６の上には、前記
ＴＦＴ４および前記データ配線１２を覆って透明な保護
絶縁膜１４が設けられており、この保護絶縁膜１４の上
に前記画素電極３が形成されている。この画素電極３
は、前記保護絶縁膜１４に設けられたコンタクト孔１４
ａにおいて前記ＴＦＴ４のソース電極９に接続されてい
る。

【００１０】一方、前記補償容量電極１３は、前記画素
電極３の縦幅（列方向の幅）のほぼ中央部に対向させ
て、前記ゲート配線１１とほぼ平行に設けられており、
この補償容量電極１３と前記画素電極３とその間の前記
ゲート絶縁膜６および保護絶縁膜１４とにより、非選択
期間の画素電極３の電位を保持するための補償容量（ス
トレージキャパシタ）Ｃｓが形成されている。

【００１１】なお、この液晶表示素子では、前記補償容
量電極１３を、その両側に、行方向に隣り合う画素電極
３の間の領域に対応する延長電極部１３ａを有する形状
に形成している。この延長電極部１３ａは、その両側縁
部がそれぞれ前記隣り合う画素電極３の縁部に対向する
幅に形成されており、したがって前記補償容量Ｃｓは、
画素電極３の縦幅のほぼ中央部に沿った横長容量部と、
画素電極３の両側縁に沿った一対の縦長容量部とからな
っている。

【００１２】また、前記ゲート配線１１および補償容量
電極１３と前記データ配線１２は、アルミニウム系合金
等の低抵抗金属により形成されており、前記ゲート配線
１１と補償容量電極１３は、前記データ配線１２との間
の絶縁耐圧を高くするために、それぞれの端子部（図示
せず）を除いて、その表面を陽極酸化処理されている。
図５および図６において、ａは前記ゲート配線１１およ
びゲート電極５の表面の陽極酸化膜、ｂは前記補償容量
電極１３の表面の陽極酸化膜である。

【００１３】さらに、このＴＦＴ基板１の最も内面、つ
まり前記画素電極３の形成面の上には、ポリイミド等か
らなる配向膜１５が設けられており、この配向膜１５
は、その膜面を一方向にラビングすることにより所定方
向に配向処理されている。

【００１４】また、他方の基板（以下、対向基板とい
う）２の内面には、前記複数の画素電極３に対向する一
枚膜状の透明な対向電極１６が設けられるともに、前記
複数の画素電極３と前記対向電極１６とが互いに対向す
る複数の画素領域にそれぞれ対応させて形成された複数
の色、例えば赤，緑，青の３色のカラーフィルタ１７
と、各行の画素領域の間の領域に対応させて形成された
行方向に沿う帯状のブラックマスク１８とが設けられて
いる。

【００１５】なお、前記ブラックマスク１８は、例えば
クロム等の遮光性金属膜からなっており、このブラック
マスク１８と前記カラーフィルタ１７は前記対向基板２
の上に形成され、その上に前記対向電極１６が形成され
ている。

【００１６】さらに、この対向基板２の最も内面、つま
り前記対向電極１６の形成面の上には、ポリイミド等か
らなる配向膜１９が設けられており、この配向膜１９
は、その膜面を一方向にラビングすることにより所定方
向に配向処理されている。

【００１７】そして、前記液晶層２０の液晶の分子は、
一対の基板１，２の内面に設けられた前記配向膜１５，
１９によりそれぞれの基板１，２の近傍における配向方
向を規制され、これらの基板１，２間において所定の配
向状態で配向している。

【００１８】なお、アクティブマトリックス液晶表示素
子としては、一般に、前記液晶層２０の液晶分子を基板
１，２間において所定のツイスト角（例えばほぼ９０
度）でツイスト配向させるとともに、一対の基板１，２
の外面にそれぞれ偏光板（図示せず）を、その透過軸を
所定の方向に向けて配置した、ＴＮ（ツイステッドネマ
ティック）方式のものが利用されている。

【００１９】この液晶表示素子は、一般に、前記ＴＦＴ
基板１を背面側に向け、前記対向基板２を前面側に向け
て配置され、前記ＴＦＴ基板１の背後にバックライトを
配置して使用されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、アクティブ
マトリックス液晶表示素子の補償容量の容量値は、その
面積と電極間の絶縁膜層の厚さとによって決まり、前記
絶縁層の厚さが同じである場合は面積が大きいほど大き
な容量値が得られ、面積が同じである場合は前記絶縁層
の厚さが薄いほど大きな容量値が得られる。

【００２１】しかし、上記従来のアクティブマトリック
ス液晶表示素子は、補償容量電極１３とデータ配線１１
との間の絶縁耐圧を確保するために、前記補償容量電極
１３の表面を、その端子部を除く全域にわたって陽極酸
化処理したものであるため、前記補償容量Ｃｓの絶縁層
が、前記補償容量電極１３と画素電極３との間の絶縁膜
（前記ゲート絶縁膜６および保護絶縁膜１４）と、前記
補償容量電極１３の表面の陽極酸化膜ｂとからなる厚い
層である。

【００２２】そのため、従来は、前記補償容量電極１３
を幅広に形成することにより、補償容量Ｃｓの面積を大
きくし、前記絶縁層が厚くても充分な容量値を得られる
ようにしているが、このように補償容量電極１３を幅広
に形成することは、開口率の低下につながるという問題
があった。

【００２３】この発明は、補償容量電極の幅を広くする
ことなく充分な容量値の補償容量を形成し、高い開口率
を得るとともに、前記補償容量電極とデータ配線との間
の絶縁耐圧を充分に確保することができるアクティブマ
トリックス型の液晶表示素子を提供することを目的とし
たものである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この発明は、液晶層をは
さんで対向する一対の基板のうちの一方の基板の内面
に、行方向および列方向にマトリックス状に配列する複
数の画素電極と、これらの画素電極にそれぞれ接続され
た複数の薄膜トランジスタと、各画素電極行の一側にそ
れぞれ沿わせて形成された複数のゲート配線と、各画素
電極列の一側にそれぞれ沿わせて形成された複数のデー
タ配線と、前記各画素電極行にそれぞれ対応し前記画素
電極と絶縁膜を介して対向して補償容量を形成する補償
容量電極とが設けられ、他方の基板の内面に、前記複数
の画素電極に対向する対向電極が設けられたアクティブ
マトリックス型の液晶表示素子において、前記補償容量
電極の前記データ配線と対向する部分の表面だけが陽極
酸化処理されていることを特徴とするものである。

【００２５】この発明の液晶表示素子は、前記補償容量
電極のデータ配線と対向する部分の表面だけを陽極酸化
処理したものであるため、前記補償容量の絶縁層は、前
記補償容量電極と画素電極との間の絶縁膜だけからなる
薄い層であり、したがって、補償容量の面積が小さくて
も、充分な容量値を得ることができる。

【００２６】そのため、この液晶表示素子によれば、補
償容量電極の幅を広くすることなく充分な容量値の補償
容量を形成し、高い開口率を得ることができるととも
に、前記補償容量電極のデータ配線と対向する部分の表
面が陽極酸化処理されているため、補償容量電極とデー
タ配線との間の絶縁耐圧を充分に確保することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】この発明の液晶表示素子は、上記
のように、補償容量電極のデータ配線と対向する部分の
表面だけを陽極酸化処理することにより、補償容量電極
の幅を広くすることなく充分な容量値の補償容量を形成
し、高い開口率を得るとともに、前記補償容量電極とデ
ータ配線との間の絶縁耐圧を充分に確保したものであ
る。

【００２８】この発明の液晶表示素子において、前記補
償容量電極が、行方向に隣り合う前記画素電極の間の領
域に対応する延長電極部を有する形状に形成されてお
り、前記延長電極部の両側縁部がそれぞれ前記隣り合う
画素電極の縁部に対向し、前記延長電極部の中央部が前
記データ配線に対向している場合は、前記延長電極部の
中央部の表面をその全長にわたって、前記データ配線の
幅よりも広い幅に陽極酸化処理すればよく、このように
することにより、前記補償容量電極の延長電極部と前記
データ配線との間の絶縁耐圧を充分に確保することがで
きる。

【００２９】

【実施例】図１〜図４はこの発明の一実施例を示してお
り、図１は液晶表示素子の一方の基板の一部分の平面
図、図２は図１のII−II線に沿った液晶表示素子の拡大
断面図、図３は図１の III−III 線に沿った液晶表示素
子の拡大断面図、図４は図２の補償容量部分の拡大図で
ある。

【００３０】なお、図１〜図４において、図５および図
６に示した従来のアクティブマトリックス液晶表示素子
に対応するものには同符号を付し、従来の液晶表示素子
と同じ構成のものについてはその説明を省略する。

【００３１】この液晶表示素子は、その一方の基板であ
るＴＦＴ基板１の内面に設けられた補償容量電極１３の
データ配線１２と対向する部分の表面だけが陽極酸化処
理されているものであり、この補償容量電極１３の他の
部分の表面は、陽極酸化膜ｂの無い金属（例えばアルミ
ニウム系合金）面となっている。

【００３２】なお、この実施例では、前記補償容量電極
１３を、その両側に、行方向に隣り合う画素電極３の間
の領域に対応する延長電極部１３ａを有する形状に形成
している。

【００３３】この延長電極部１３ａは、その両側縁部が
それぞれ前記隣り合う画素電極３の縁部に対向する幅に
形成されており、前記延長電極部１３ａの両側縁部がそ
れぞれ前記隣り合う画素電極３の縁部に対向し、前記延
長電極部１３ａの中央部がデータ配線１２に対向してい
る。

【００３４】そして、この実施例では、前記延長電極部
１３ａの中央部の表面をその全長にわたって、前記デー
タ配線１２の幅よりも広い幅に陽極酸化処理しており、
したがって、補償容量電極１３の表面の陽極酸化膜ｂ
は、前記延長電極部１３ａの中央部の表面に、その全長
にわたって、前記データ配線１２の幅よりも広い幅に生
成されている。

【００３５】前記補償容量電極１３のデータ配線１２と
対向する部分（延長電極部１３ａの中央部）の表面の陽
極酸化処理は、ゲート配線１１の表面の陽極酸化処理と
同時に行なうことができる。

【００３６】すなわち、これらの陽極酸化処理は、基板
１上にアルミニウム系合金等からなる金属膜を成膜し、
その金属膜をパターニングして前記ゲート配線１１と補
償容量電極１３とを形成した後、前記ゲート配線１１の
図示しない端子部と、前記補償容量電極１３のデータ配
線１２と対向する部分を除く領域とをそれぞれレジスト
によりマスクし、前記基板１を電解液中に浸漬して前記
ゲート配線１１および補償容量電極１３を電解液中に配
置された陰極板に対向させ、その状態で前記ゲート配線
１１および補償容量電極１３に＋電圧を印加することに
より行なえばよく、このような陽極酸化処理を行なうこ
とにより、前記ゲート配線１１の端子部を除く領域の表
面と、前記補償容量電極１３のデータ配線１２と対向す
る部分の表面とにそれぞれ陽極酸化膜ａ，ｂを生成する
ことができる。

【００３７】なお、金属膜の表面を陽極酸化処理する
と、その表面が酸化により膨張するため、前記ゲート配
線１１の陽極酸化膜ａを含む断面積が陽極酸化前よりも
ある程度大きくなり、また、前記補償容量電極１３の延
長電極部１３ａのうちの陽極酸化膜ｂが生成した部分
が、図２および図４に示したように他の非酸化部分より
も盛り上がる。

【００３８】この液晶表示素子は、前記補償容量電極１
３のデータ配線１２と対向する部分の表面だけを陽極酸
化処理したものであるため、前記補償容量電極１３と画
素電極３との間に形成される補償容量Ｃｓの絶縁層は、
前記補償容量電極１３と画素電極３との間の絶縁膜（こ
の実施例ではゲート絶縁膜６と保護絶縁膜１４）だけか
らなる薄い層であり、したがって、補償容量Ｃｓの面積
が小さくても、充分な容量値を得ることができる。

【００３９】そのため、この液晶表示素子によれば、補
償容量電極１３の幅を広くすることなく充分な容量値の
補償容量Ｃｓを形成することができ、したがって、高い
開口率を得ることができる。

【００４０】しかも、この液晶表示素子によれば、前記
補償容量電極１３のデータ配線１２と対向する部分の表
面が陽極酸化処理されているため、補償容量電極１３と
データ配線１２との間の絶縁耐圧を充分に確保すること
ができる。

【００４１】すなわち、この実施例では、前記補償容量
電極１３が、行方向に隣り合う画素電極３の間の領域に
対応する延長電極部１３ａを有する形状に形成されてお
り、前記延長電極部１３ａの両側縁部がそれぞれ前記隣
り合う画素電極３の縁部に対向し、前記延長電極部１３
ａの中央部が前記データ配線１２に対向しているが、前
記延長電極部１３ａの中央部の表面がその全長にわたっ
て、前記データ配線１２の幅よりも広い幅に陽極酸化処
理されているため、前記補償容量電極１３の延長電極部
１３ａと前記データ配線１２との間の絶縁耐圧を充分に
確保することができる。

【００４２】なお、上記実施例では、補償容量電極１３
を、行方向に隣り合う画素電極３の間の領域に対応する
延長電極部１３ａを有する形状に形成しているが、この
補償容量電極１３は、前記延長電極部１３ａを有しない
形状に形成してもよく、その場合も、この補償容量電極
１３のデータ配線１２と対向する部分の表面だけを陽極
酸化処理することにより、補償容量電極１３の幅を広く
することなく充分な容量値の補償容量Ｃｓを形成し、高
い開口率を得るとともに、前記補償容量電極１３とデー
タ配線１２との間の絶縁耐圧を充分に確保することがで
きる。

【００４３】また、上記実施例では、補償容量電極１３
を、画素電極３の縦幅（列方向の幅）のほぼ中央部に対
向させて、前記ゲート配線１１とほぼ平行に設けている
が、この補償容量電極１３を設ける位置は任意でよく、
また、前記補償容量電極１３を、行方向に隣り合う画素
電極３に接続されたＴＦＴ４につながるゲート配線１１
の近くに設ける場合は、その補償容量電極１３を前記ゲ
ート配線１１に一体に形成してもよい。

【００４４】さらに、上記実施例の液晶表示素子は、Ｔ
ＦＴ基板１の内面に形成されたゲート配線１２および補
償容量電極１３を覆うゲート絶縁膜６の上に、ＴＦＴ４
およびデータ配線１２を覆って保護絶縁膜１４を設け、
この保護絶縁膜１４の上に画素電極３を形成した構成の
ものであるが、この発明は、前記保護絶縁膜１４を省略
し、前記ゲート絶縁膜６の上に画素電極３を形成した構
成の液晶表示素子にも適用することができ、その場合
は、前記補償容量電極１３と画素電極３との間に形成さ
れる補償容量Ｃｓの絶縁層が、前記ゲート絶縁膜６だけ
となる。

【００４５】また、上記実施例の液晶表示素子は、複数
の画素領域が、行方向および列方向にそれぞれ直線状に
配列しているものであるが、この発明は、行方向に、
赤、緑、青のカラーフィルタ１７に対応する画素領域が
交互に直線状に配列し、列方向に、同じ色のカラーフィ
ルタ１７に対応する画素領域が各行ごとにほぼ１．５ピ
ッチずつ行方向に交互にずらして配列している、いわゆ
るモザイク配列（デルタ配列ともいう）の液晶表示素子
にも適用することができる。また、この発明は、カラー
フィルタ１７を備えない白黒画像を表示する液晶表示素
子にも適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】この発明の液晶表示素子は、補償容量電
極のデータ配線と対向する部分の表面だけを陽極酸化処
理したものであるから、補償容量電極の幅を広くするこ
となく充分な容量値の補償容量を形成し、高い開口率を
得るとともに、前記補償容量電極とデータ配線との間の
絶縁耐圧を充分に確保することができる。

【００４７】この発明の液晶表示素子において、前記補
償容量電極が、行方向に隣り合う前記画素電極の間の領
域に対応する延長電極部を有する形状に形成されてお
り、前記延長電極部の両側縁部がそれぞれ前記隣り合う
画素電極の縁部に対向し、前記延長電極部の中央部が前
記データ配線に対向している場合は、前記延長電極部の
中央部の表面をその全長にわたって、前記データ配線の
幅よりも広い幅に陽極酸化処理すればよく、このように
することにより、前記補償容量電極の延長電極部と前記
データ配線との間の絶縁耐圧を充分に確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す液晶表示素子の一方
の基板の一部分の平面図。

【図２】図１のII−II線に沿った液晶表示素子の拡大断
面図。

【図３】図１の III−III 線に沿った液晶表示素子の拡
大断面図。

【図４】図２の補償容量部分の拡大図。

【図５】従来の液晶表示素子の一方の基板の一部分の平
面図。

【図６】図５のVI−VI線に沿った液晶表示素子の拡大断
面図。

【符号の説明】

１，２…基板 ３…画素電極 ４…ＴＦＴ（薄膜トランジスタ） ５…ゲート電極 ６…ゲート絶縁膜 ７…ｉ型半導体膜 ８…ｎ型半導体膜 ９…ソース電極 １０…ドレイン電極 １１…ゲート配線 ａ…陽極酸化膜 １２…データ配線 １３…補償容量電極 １３ａ…延長電極部 ｂ…陽極酸化膜 Ｃs …補償容量 １４…保護絶縁膜 １４ａ…コンタクト孔 １６…対向電極 １７…カラーフィルタ Ａ…画素 １７…カラーフィルタ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H092 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB38 JB63 JB69 MA05 MA08 MA13 MA17 MA24 MA27 NA07 NA14 NA25 NA29 PA03 PA06 PA08 QA07

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液晶層をはさんで対向する一対の基板のう
   ちの一方の基板の内面に、行方向および列方向にマトリ
   ックス状に配列する複数の画素電極と、これらの画素電
   極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタと、各
   画素電極行の一側にそれぞれ沿わせて形成された複数の
   ゲート配線と、各画素電極列の一側にそれぞれ沿わせて
   形成された複数のデータ配線と、前記各画素電極行にそ
   れぞれ対応し前記画素電極と絶縁膜を介して対向して補
   償容量を形成する補償容量電極とが設けられ、他方の基
   板の内面に、前記複数の画素電極に対向する対向電極が
   設けられたアクティブマトリックス型の液晶表示素子に
   おいて、前記補償容量電極の前記データ配線と対向する
   部分の表面だけが陽極酸化処理されていることを特徴と
   する液晶表示素子。
2. 【請求項２】前記補償容量電極は、行方向に隣り合う前
   記画素電極の間の領域に対応する延長電極部を有する形
   状に形成されており、前記延長電極部の両側縁部がそれ
   ぞれ前記隣り合う画素電極の縁部に対向し、前記延長電
   極部の中央部が前記データ配線に対向しているととも
   に、前記延長電極部の中央部の表面がその全長にわたっ
   て、前記データ配線の幅よりも広い幅に陽極酸化処理さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の液晶表示素
   子。