JP3308100B2 - Tft型液晶表示装置 - Google Patents

Tft型液晶表示装置

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JP3308100B2 JP9258494A JP9258494A JP3308100B2 JP 3308100 B2 JP3308100 B2 JP 3308100B2 JP 9258494 A JP9258494 A JP 9258494A JP 9258494 A JP9258494 A JP 9258494A JP 3308100 B2 JP3308100 B2 JP 3308100B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、開口率を向上させた薄
膜トランジスタ型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】TFT型液晶表示装置は、その高い画質
と共に半導体の製造に広く用いられているプレーナ技術
を利用した量産化が可能なことにより、昨今、大きな注
目を集めている。この種のTFT型液晶表示装置は、一
般に、ガラス基板間に保持した液晶分子の配列方向の制
御を行うためにマトリックス状に設けた複数の画素電極
と、これらの画素電極を選択的に制御するために各画素
電極に対応して設けられた薄膜型トタンジスタ(TF
T)と、により構成されている。
【0003】図5(a)は従来のTFT型液晶表示装置
の主要部を示す。同図に示すように、従来のTFT型液
晶表示装置は、表示領域としての画素電極8と、これら
の画素電極8に対応して設けられたTFT10から成っ
ている。TFT10はソース配線3に電気的に接続され
たソース電極16と、画素電極8に電気的に接続された
ドレーン電極17と、並びにゲート配線2に電気的に接
続されたゲート電極19と、を有している。
【0004】図5(b)は、図5(a)中、線X−Xに
沿う断面を示す。同図に示すように、TFT10はガラ
ス基板1上に形成されたゲート電極19上に絶縁膜4及
び5を介して、相互に対向状に形成されたn+領域1
4、15を有し且つアモルファスシリコン(a−Si)
から成る半導体層13を有しており、これらのn+領域
14、15上にAl等の導電性金属を被着してソース電
極16及びドレーン電極17が形成されている。ここ
で、ドレーン電極17は、絶縁膜5上に形成された画素
電極8に電気的に接続されていると共に、ソース電極1
6及びゲート電極19はゲート配線2及びソース配線3
にそれぞれ電気的に接続されている。このような構成に
より、ゲート配線2及びソース配線3に所要の電圧信号
を印加することにより、各TFT10は選択的に作動せ
しめられ、TFT10のドレーン電極117に接続され
た画素電極8上の電位を制御することによりガラス基板
間に保持された液晶を駆動せしめている。
【0005】ここで、上述の従来の液晶表示装置では、
実質的に画素電極8が形成された領域は表示領域として
液晶表示に利用されているのだが、これ以外の領域、即
ちTFT10が形成された領域並びにゲート配線2及び
ソース配線3が形成された画素電極8間の領域、は非表
示領域とされている。TFT10及び画素電極8と対向
する他方のガラス基板の内面上の非表示領域は、ここで
は図示は省略するが、Cr等から成る遮光膜が形成され
て遮光領域とされている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のTFT型液晶表
示装置は、上述のように、マトリックス状に配置された
画素電極8の間にゲート配線2及びソース配線3が形成
され、TFT10が形成された領域のみならず、これら
のゲート配線2及びソース配線3が形成された画素電極
8間の領域も非表示領域とされていたため、TFT型液
晶表示装置の全表示画面に対する表示領域の割合、即ち
開口率、は高々40%程度までしか採ることができず、
そのため表示画面全体としては十分に明るい表示を得る
ことができなかった。特に、TFT型液晶表示装置で
は、上述のように、マトリックス状に配置された多数の
画素電極8間に格子状に形成されたゲート配線2及びソ
ース配線3を介して各TFT10を線順次走査方式によ
り選択的に電圧駆動しているので、これらのゲート配線
2及び/またはソース配線3を細線化することにより開
口率を向上させようとしても、これらの配線を一定以上
に細線化した場合、ゲート配線2やソース配線3の配線
抵抗の過度な増大に起因して制御用信号に遅延が生じて
しまい、画面表示の性能を低下させてしまう。
【0007】また、上述の装置では、液晶の駆動に際し
てゲート配線2及びソース配線3に信号電圧が印加され
るとき、ゲート配線2やソース配線3に通電される電流
によりこれらの配線の周囲に電界が発生し、この電界が
液晶に不要に作用することにより、液晶による画面表示
にちらつきを引き起こす問題がある。更に、従来のTF
T型液晶表示装置では、TFT10の半導体層13は絶
縁層5上に電気的に浮遊状態で設けられているので、そ
の半導体層13が例えばn型の導電型である場合、半導
体層13のソース領域15からドレーン領域14に向け
て電子が半導体層13内を通過するに際して半導体層1
3のSi原子を徐々に正に帯電させてしまうことがあ
る。これは半導体層中のSi原子の電子が通過電子によ
りはじき飛ばされることによると考えられるが、このよ
うに蓄積した正電荷は接地等による逃げ場が設けられて
いないため、ドレーン領域近傍の半導体層13内に蓄積
され、このように蓄積された正電荷は、TFT10の
値電圧Vth等の電気的特性を変動させ、画面の良好な
表示を妨げる問題があった。
【0008】本発明は、上述の問題に鑑みてなされたも
のであり、開口率を向上させ、以て表示の明度を向上さ
せたTFT型液晶表示装置を提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のTFT型液晶表示装置は、相互に対向して
設けられたガラス基板と、前記ガラス基板間に収納され
た液晶と、前記液晶を駆動するためのTFTとを有し、
前記ガラス基板の一方の内表面上に透明金属により平行
状に形成された複数の第1配線と、前記第1配線上に形
成された第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に前記第1配
線上にこれに直交するように透明金属により平行状に形
成された複数の第2配線と、前記第2配線上に形成され
た第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に透明金属により形
成され一定の電位に保持可能に形成されたシールド膜
と、前記シールド膜上に形成された第3絶縁膜と、前記
第3絶縁膜上に前記第1及び第2配線の各交差領域であ
って前記シールド膜上の領域に透明金属により形成され
た画素電極と、から成ることを特徴とする。
【0010】上記シールド膜には第1及び第2配線とT
FTとをそれぞれ電気に接続可能にするための開口が形
成される。上記透明金属はITOからなり、第1乃至第
絶縁膜は、酸化珪素及び窒化珪素の少なくとも一方か
形成される。
【0011】
【作用および効果】ガラス基板の一方の内表面上に透明
金属により平行状に形成された複数の第1配線と、第1
配線上にこれに直交するように透明金属により平行状に
形成された複数の第2配線と、第2配線上に透明金属に
より形成され一定の電位に保持可能に形成されたシール
ド膜と、第1及び第2配線の各交差領域であってシール
ド膜上の領域に透明金属により形成された画素電極と、
から構成したので、第1配線と第2配線の各交差領域を
そのまま表示領域として使用可能になる。従って、TF
Tの領域を除いて、従来のように配線の領域を遮光膜で
覆う必要はなく、隣接する配線間の領域のみを遮光膜で
覆うだけでよいので、従来高々40%程度であった開口
率を80%以上に向上させることが可能である。
【0012】また、第1及び第2配線と液晶との間に実
質上全面に一定電位に保持可能なシールド膜を設けたの
で、第1及び第2配線に通電される電流により発生する
電界による液晶への影響を有効に防止できると共に、T
FTの半導体層中に不要な電荷が生じる場合でも、生じ
た電荷は例えばグランド配線を介して直ちに逃されるの
で、半導体層中に不要な電荷が蓄積されることはない。
【0013】
【実施例】次に、本発明によるTFT型液晶表示装置を
実施例に従い図1乃至図4を参照しながら詳細に説明す
る。本実施例によるTFT型液晶表示装置は、ここでは
図示は省略するが、液晶を介して相互に対向配置したガ
ラス基板の一方の内表面上に、液晶を駆動するためにマ
トリックス状に配置された複数の画素電極と、これらの
画素電極の電圧を制御するために各画素電極毎に対応し
て設けられたTFTを有している。他方のガラス基板上
には、カラーフィルターが画素電極に対応する領域、即
ち表示領域、に形成され、及びCr等から成る遮光膜T
FT及び画素電極同士間に対応する領域、即ち遮光領
域、に形成されている。
【0014】図1は、本実施例のTFT型液晶表示装置
の主要部を示し、具体的には、一方のガラス基板1上に
形成された単位画素におけるソース配線、ゲート配線、
及び画素電極等の平面視における位置関係を示す。図2
は、図1中線A−Aに沿った断面を示す。一方のガラス
基板1上には、図1中にて最良に示されるように、一方
向に透明金属としてのITO(インジウム−錫酸化物)
から成り単位画素の表示領域のほぼ全面に拡がる幅広の
帯状のゲート配線2が複数平行に形成されており、これ
らのゲート配線2に直行する方向にやはりITOから成
り幅広の帯状のソース配線3が、SiO2から成る第1
絶縁膜4を介して複数平行に積層形成されている。
【0015】ソース配線3上には、シールド膜6がSi
2から成る第2絶縁膜5を介してやはりITOにより
形成されている。このシールド膜6は、図3にその平面
視を示すように、ソースコンタクト開口11及びゲート
コンタクト開口12の部分を除き、ガラス基板1上のほ
ぼ全面にわたり形成されている。このシールド膜6は、
グランド電位(0V)等の一定な電位に保持されるよう
に設けられている。このため、ゲート配線2及び/また
はソース配線3に信号電流を通電したとき、これらの電
流の作用により電界が発生するのだが、本実施例では、
一定の電位に保持されたシールド膜6が、ゲート配線2
及びソース配線3と図示しない液晶との間に設けられて
いるので、電流により発生した電界はシールド膜6によ
り遮断されて液晶に影響を及ぼすことを有効に防止して
いる。
【0016】ゲート配線2は、図1に最良に示されるよ
うに、表示領域Pの全面に拡がるような幅広、例えば約
100μの配線幅で隣接するゲート配線と10μ離間さ
れた状態、即ち約110μの配線ピッチで平行状に形成
され、他方、ソース配線3も同様に幅広で、例えば約3
20μの配線幅で隣接するソース配線とやはり10μ隔
てた状態、即ち約320μの配線ピッチ、で平行状に形
成されている。各ソース配線3はその一縁部にて、デー
タ配線2の一縁部と交差する部分近傍に平面視凹状に形
成された凹部9が形成されている。これらの凹部9に
は、それぞれの画素電極8に対応するTFT10が形成
されている。
【0017】図4は、図1中に示されたTFT10を線
B−Bに沿って詳細に示した拡大断面を示す図である。
同図に最良に示されるように、本実施例のTFT10
は、シールド膜6上にアモルファスシリコン(a−S
i)により形成されn+型のソース領域14及びドレー
ン領域15を有する半導体層13と、ソース配線3から
シールド膜6のソースコンタクト開口11を介して半導
体層13のソース領域14に延長されたソース電極16
と、画素電極8と半導体層13のドレーン領域15とを
電気的に接続するドレーン電極17と、ゲート配線2か
らシールド膜6のゲートコンタクト開口(図3参照)を
介して半導体層13上のSiOから成る第4絶縁膜18
上に延長されたゲート電極18と、から構成される。
尚、半導体層13の下方のガラス基板1上、即ち遮光領
域、にはCrから成る遮光膜が形成されている。
【0018】次に、本実施例のTFT型液晶表示装置の
製造方法について説明する。本実施例のTFT型液晶表
示装置に使用するガラス基板の一方の基板1の上面にI
TO膜をスパッタにより約3000オングストローム膜
厚に形成し、エッチングによりパターニングを行うこと
により100μの配線幅の帯状のゲート配線2を約10
μの配線間隔にて形成する。尚、TFTが形成される領
域には、Crにより遮光膜19をスパッタ及びエッチン
グにより形成しておく。次いで、ゲート配線2上にSi
2をプラズマCVD法を用いて300℃の温度条件で
第1絶縁膜4を5000オングストロームの膜厚に形成
後所要のパターンにエッチングし、第1絶縁膜4上面に
更にITO膜をスパッタにより約3000オングストロ
ーム膜厚に形成し、これをエッチングによりパターニン
グしてゲート配線3と直行し且つ320μの配線幅で約
10μの配線間隔の帯状のソース配線3を形成する。こ
の場合ソース配線3の一縁部のTFT形成領域には、上
述のように、凹部9を形成しておく。ソース配線3を形
成したら、これらのソース配線3上に再びSiO2をプ
ラズマCVD法により300℃の温度条件で第2絶縁膜
5を5000オングストロームの膜厚に形成後、第2絶
縁膜5上面に更にITO膜をスパッタにより約3000
オングストローム膜厚に形成後エッチングを行うことに
よりソースコンタクト開口11及びゲートコンタクト開
口12が設けられたシールド膜6を形成する。次いで、
シールド膜6上にSiO2から成る第3絶縁膜7を50
00オングストロームの層厚に形成後所要のパターンに
エッチングしたら、シールド膜6上のTFT形成領域に
プラズマCVD法により300℃の温度条件でa−Si
から成る半導体層13を形成する。この半導体層13の
上面にはn+の導電型から成るn+層を形成し、このn
+層の中央部をエッチング除去することにより、n+層
から成るソース領域14及びドレーン領域15が形成さ
れる。次いで、ゲート配線2とソース配線3とが交差す
るシールド膜6上の領域にITO膜をスパッタにより約
3000オングストローム膜厚に形成後エッチングを行
うことにより画素電極8を形成する。画素電極8の形成
後、Al等の導電性金属から成るソース電極16を、半
導体層13のソース領域14とソース配線3との間がシ
ールド膜6のソースコンタクト開口11を介して電気的
に接続されるように形成し、同様にドレーン電極17
を、半導体層13のドレーン領域15と画素電極8との
間が電気的に接続されるように形成する。次いで、第4
絶縁膜18を300℃の温度条件でプラズマCVDによ
り5000オングストロームの膜厚に形成して所要のエ
ッチングを行った後、Al等の導電性金属から成るゲー
ト電極19を、ゲート配線2からシールド膜6のゲート
コンタクト開口12を介して第4絶縁膜18上に延長さ
れるように形成する。
【0019】他方、ここでは図示を省略するが、TFT
10及び画素電極8が形成されたガラス基板に対向する
ガラス基板上の遮光領域、即ちTFT10並びに隣接す
るデータ配線2間及びゲート配線3間の領域には、Cr
から成る膜をスパッタにより成膜後エッチングすること
により所要のパターンの遮光膜を形成し、次いで、これ
以外の画素電極に対向する表示領域には、所要の染料に
よりカラーフィルタを形成する。
【0020】このようにして得た2枚のガラス基板を用
いて従来と同様の方法によ液晶表示装置を構成すること
により本発明のTFT型液晶表示装置を得ることができ
る。上述の実施例では、第1乃至第4絶縁膜にプラズマ
CVDによるSiO2を用いたが、本発明はこれに限ら
れることなく、SiO2に代えて窒化珪素(SiNx)
を使用してもよい。また、ソース電極及びドレーン電極
に用いる導電性金属としてはAl、Ta、Cr等を適宜
使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例によるガラス基板内面側視部分
拡大平面図である。
【図2】図1のガラス基板の線A−Aに沿う画素電極部
の断面図である。
【図3】図1のガラス基板のシールド膜の平面図であ
る。
【図4】図1のガラス基板の線B−Bに沿うTFTの断
面図である。
【図5】(a)は従来のTFT型液晶表示装置のガラス
基板内面側視部分拡大平面図であり、(b)は同図中線
X−Xに沿う断面図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2 ゲート配線 3 ソース配線 6 シールド膜 8 画素電極 9 凹部 10 TFT 11 ソースコンタクト開口 12 ゲートコンタクト開口 13 半導体層 14 ソース領域 15 ドレーン領域 16 ソース電極 17 ドレーン電極 19 ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−255830(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G09F 9/30 338 H01L 29/786

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】相互に対向して設けられたガラス基板と、
    前記ガラス基板間に収納された液晶と、前記液晶を駆動
    するためのTFTとを有し、前記ガラス基板の一方の内
    表面上に透明金属により平行状に形成された複数の第1
    配線と、前記第1配線上に形成された第1絶縁膜と、前
    記第1絶縁膜上に前記第1配線上にこれに直交するよう
    に透明金属により平行状に形成された複数の第2配線
    と、前記第2配線上に形成された第2絶縁膜と、前記第
    2絶縁膜上に透明金属により形成され一定の電位に保持
    可能に形成されたシールド膜と、前記シールド膜上に形
    成された第3絶縁膜と、前記第3絶縁膜上に前記第1及
    び第2配線の各交差領域であって前記シールド膜上の領
    域に透明金属により形成された画素電極と、から成るこ
    とを特徴とするTFT型液晶表示装置。
  2. 【請求項2】前記シールド膜には前記第1及び第2配線
    と前記TFTとをそれぞれ電気に接続可能にするための
    開口が形成された請求項1に記載のTFT型液晶表示装
    置。
  3. 【請求項3】前記透明金属はITOからなり、前記第1
    乃至第3絶縁膜は、酸化珪素及び窒化珪素の少なくとも
    一方から形成された請求項1に記載のTFT型液晶表示
    装置。
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