JPH02242231A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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Publication number
JPH02242231A
JPH02242231A JP1062907A JP6290789A JPH02242231A JP H02242231 A JPH02242231 A JP H02242231A JP 1062907 A JP1062907 A JP 1062907A JP 6290789 A JP6290789 A JP 6290789A JP H02242231 A JPH02242231 A JP H02242231A
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JP
Japan
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film
conductive film
liquid crystal
pixel
electrode
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Application number
JP1062907A
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English (en)
Inventor
Hideaki Taniguchi
秀明 谷口
Ryoji Oritsuki
折付 良二
Akira Sasano
笹野 晃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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、薄膜トランジスタ等を
使用したアクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置に
関する。
【従来の技術] アクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置は。 マトリクス状に配列された複数の画素電極の各々に対応
して非線形素子(スイッチング素子)を設けたものであ
る。各画素における液晶は理論的には常時酩動(デユー
ティ比1.0)されているので、時分割駆動方式を採用
している、いわゆる単純マトリクス方式と比べてアクテ
ィブ方式はココントラストが良く特にカラーでは欠かせ
ない技術となりつつある。スイッチング素子として代表
的なものとしては薄膜トランジスタ(TPT)がある。 従来のアクティブ・マトリクス方式のカラー液晶表示装
置においては、薄膜トランジスタのソース電極、ドレイ
ン電極のクロムからなる第1導電膜上にアルミニウムを
有する第2導電膜を形成し、第2導電膜上にITO膜(
透明導電膜)からなる第3導電膜形成し、第2導電膜の
チャンネル側の端部と第3導電膜膜のチャンネル側の端
部とを一致させている。 なお、TPTを使用したアクティブ・マトリクス液晶表
示装置は、たとえば「冗長構成を採用した12.5型ア
クテイブ・マトリクス方式カラー液晶デイスプレィ」、
日経エレクトロニクス、頁193〜210.1986年
12月15日1日経マグロウヒル社発行、で知られてい
る。 【発明が解決しようとする問題点】 しかし、このような液晶表示装置においては、第2導電
膜と第3導電膜とのアライメントずれがあると、第2導
電膜の一部が第3導電膜によって被覆されなくなるので
、アルミニウムホイスカが発生し、アルミニウムホイス
カによって第3導電膜上に設けられた保護膜が剥がれた
り、保護膜に穴があくことがある。この場合には、保護
膜を選択的にエツチングするためのレジストの現像液等
の後の工程の処理液が第3導電膜、第2導電膜まで達し
、この処理液によって第3導電膜、第2導電膜が溶解し
、液晶が変質することがある。また、第2導電膜と第3
導電膜とのアライメントずれがな(とも、第3導電膜を
形成するときのレジストによって第2導電膜が覆われな
いから、第3導電膜を形成するときの現像液によって第
2導電膜が溶解することがある。 この発明は上述の課題を解決するためになされたもので
、液晶が変質することがなく、またソース電極、ドレイ
ン電極の導電膜が溶解することがない液晶表示装置を提
供することを目的とする。 (課題を解決するための手段] この目的を達成するため、この発明においては、薄膜ト
ランジスタと画素電極とを画素の一構成要素するアクテ
ィブ・マトリクス方式の液晶表示装置において、上記薄
膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極のアルミニ
ウムを有する第1の膜に上にアルミニウム以外の金属を
有する第2の膜を設け、上記第2の膜のチャンネル側の
端部を上記第1の膜のチャンネル側の端部より内側に位
置させる。 [作用] この液晶表示装置においては、薄膜トランジスタのソー
ス電極、ドレイン電極のアルミニウムを有する第1の膜
に上にアルミニウム以外の金属を有する第2の膜を設け
、第2の膜のチャンネル側の端部を第1の膜のチャンネ
ル側の端部より内側に位置させているから、第1の膜と
第2の膜とのアライメントずれがあったとしても、第1
の膜は第2の膜によって被覆されるので、アルミニウム
ホイスカが発生することがなく、また第2の膜を形成す
るときのレジストによって第1の膜が覆われる。 [実施例] 以下、本発明の構成について、アクティブ・マトリクス
方式のカラー液晶表示装置に本発明を適用した実施例と
ともに説明する。 なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。 第1図は本発明が適用されるアクティブ・マトリクス方
式カラー液晶表示装置の一画素とその周辺を示す平面図
であり、第2A図は第1図のIIB−nB切断線におけ
る断面と表示パネルのシール部付近の断面を示す図であ
り、第2B図は第1図のnc−nc切断線における断面
図である。また、第3図(要部平面図)には、第1図に
示す画素を複数配置したときの平面図を示す。 (画素配置) 第1図に示すように、各画素は、隣接する2本の走査信
号線(ゲート信号線又は水平信号線)GLと、隣接する
2本の映像信号線(ドレイン信号線又は垂直信号線)D
Lとの交差領域内(4本の信号線で囲まれた領域内)に
配置されている。各画素は薄膜トランジスタTPT、画
素電極ITOIおよび付加容量Caddを含む。走査信
号線GLは、列方向に延在し、行方向に複数本配置され
ている。 映像信号線DLは、行方向に延在し、列方向に複数本配
置されている。 (パネル断面全体構造) 第2A図に示すように、液晶層LCを基準に下部透明ガ
ラス基板5UBI側には薄膜トランジスタTPTおよび
透明画素電極ITOIが形成され、上部透明ガラス基板
5UBZ側には、カラーフィルタFIL、遮光用ブラッ
クマトリクスパターンBMが形成されている。下部透明
ガラス基板5UBl側は、たとえば、1.1 [mml
程度の厚さで構成されている。 第2A図の中央部は一画素部分の断面を示しているが、
左側は透明ガラス基板5UBIおよび5UB2の左側縁
部分で外部引出配線の存在する部分の断面を示している
。右側は、透明ガラス基板5UBIおよび5UB2の右
側縁部分で外部引出配線の存在しない部分の断面を示し
ている。 第2A図の左側、右側のそれぞれに示すシール材SLは
、液晶LCを封止するように構成されており、液晶封入
口(図示していない)を除く透明ガラス基板5UBIお
よび5UB2の縁周囲全体に沿って形成されている。シ
ール材SLは、たとえば、エポキシ樹脂で形成されてい
る。 前記上部透明ガラス基板5UBZ側の共通透明画素電極
ITO2は、少なくとも一個所において、銀ペースト材
SILによって、下部透明ガラス基板5UBI側に形成
された外部引出配線に接続されている。この外部引出配
線は、前述したゲート電極GT、ソース電極SDI、ド
レイン電極SD2のそれぞれと同一製造工程で形成され
る。 配向膜○RIIおよび0RI2、透明画素電極ITO1
共通透明画素電極IT○、保護膜PSV1およびPSV
2、絶縁膜GIのそれぞれの層は、シール材SLの内側
に形成される。偏光板POLは、下部透明ガラス基板5
UBI、上部透明ガラス基板5UB2のそれぞれの外側
の表面に形成されている。 液晶LCは、液晶分子の向きを設定する下部配向膜0R
IIおよび上部配向膜0RI2の間に封入され、シール
部SLよってシールされている。 下部配向膜○RIIは、下部透明ガラス基板5UBI側
の保護膜PSVIの上部に形成される。 上部透明ガラス基板5UB2の内側(液晶側)の表面に
は、遮光膜BM、カラーフィルタFIL、保護膜PSV
2、共通透明画素電極(COM)IrO2および上部配
向膜○RI2が順次積層して設けられている。 この液晶表示装置は、下部透明ガラス基板5UB1側、
上部透明ガラス基板5UB2側のそれぞれの層を別々に
形成し、その後、上下透明ガラス基板5UBIおよび5
UB2を重ね合せ、両者間に液晶LCを封入することに
よって組み立てられる。 (薄膜トランジスタTPT> 薄膜トランジスタTPTは、ゲート電極GTに正のバイ
アスを印加すると、ソース−ドレイン間のチャネル抵抗
が小さくなり、バイアスを零にすると、チャネル抵抗は
大きくなるように動作する。 各画素の薄膜トランジスタTPTは、画素内において3
つ(複数)に分割され、薄膜トランジスタ(分割薄膜ト
ランジスタ)TFTI、TFT2およびTFT3で構成
されている。薄膜トランジスタTPTI〜TFT3のそ
れぞれは、実質的に同一サイズ(チャンネル長と幅が同
じ)で構成されている。この分割された薄膜トランジス
タTPTI〜TFT3のそれぞれは、主に、ゲート電極
GT、ゲート絶縁膜G1.i型(真性、1ntrins
ic、導電型決定不純物がドープされていない)非晶質
シリコン(Si)からなるi型半導体JliAS、一対
のソース電極SDIおよびドレイン電極SD2で構成さ
れている。なお、ソース・ドレインIま本来その間のバ
イアス極性によって決まり、本表示装置の回路ではその
極性は動作中反転するので、ソース・ドレインは動作中
入れ替わると理解されたbl。 しかし以下の説明でも、便宜上一方をソース、他方をド
レインと固定して表現する。 (ゲート電極GT> ゲート電極GTは、第4図(第1図の層g1、g2およ
びASのみを描いた平面図)しこ詳細しこ示すように、
走査信号線GLから垂直方向(第1図および第4図にお
いて上方向)に突出する形状で構成されている(丁字形
状に分岐されてν)る)。 ゲート電極GTは、薄膜トランジスタTPTI〜TFT
3のそれぞれの形成領域まで突出するように構成されて
いる。薄膜トランジスタTPTI〜TFT3のそれぞれ
のゲート電極GTu±、一体しこ(共通ゲート電極とし
て)構成されており、走査信号線GLに連続して形成さ
れてl、Nる。ゲート電極GTは、薄膜トランジスタT
PTの形成領域番こおいて大きい段差を作らなし)よう
しこ、単層の第1導電膜g1で構成する。第1導電膜g
1は、たとえばスパッタで形成されたクロム(Cr)膜
を用い、1000[人]程度の膜厚で形成する。 このゲート電極GTは、第1図、第2A図および第4図
に示されているように、半導体J15ASを完全に覆う
よう(下方からみて)それより太き目に形成される。し
たがって、基板5UBIの下方に蛍光灯等のバックライ
トBLを取付けた場合、この不透明のCrゲート電極G
Tが影となって、半導体層Asにはバックライト光が当
たらず、光照射による導電現象すなわちTPTのオフ特
性劣化は起きにくくなる。なお、ゲート電極GTの本来
の大きさは、ソース・ドレイン電極SDIとSD2間を
またがるに最低限必要な(ゲート電極とソース・ドレイ
ン電極の位置合わせ余裕分も含めて)@を持ち、チャン
ネル@Wを決めるその奥行き長さはソース・ドレイン電
極間の距離(チャンネル長)Lとの比、すなわち相互コ
ンダクタンスgaを決定するファクタW/Lをいくつに
するかによって決められる。 本実施例におけるゲート電極の大きさは勿論、上述した
本来の大きさよりも大きくされる。 ゲート電極GTのゲートおよび遮光の機能面がらだけで
考えれば、ゲート電極GTおよび走査信号線線GLは単
一の層で一体に形成しても良く、この場合不透明導電材
料としてSiを含有させたA1、純A1.Pdを含有さ
せたA1等を選ぶことができる。 (走査信号線OL> 前記走査信号線OLは、第1導電膜g1およびその上部
に設けられた第2導電膜g2からなる複合膜で構成され
ている。この走査信号線GLの第1導電膜g1は、前記
ゲート電極GTの第1導電膜g1と同一製造工程で形成
され、かつ一体に構成されている。第2導電膜g2は、
たとえば、スパッタで形成されたアルミニウム(A I
 )[を用い、1ooo〜5500[人コ程度の膜厚で
形成する。第2導電膜g2は、走査信号線GLの抵抗値
を低減し、信号伝達速度の高速化(画素の情報の書込特
性向上)を図ることができるように構成されている。 また、走査信号線OLは、第1導電膜g1の幅寸法に比
べて第2導電膜g2の幅寸法を小さく構成している。す
なわち、走査信号線GLは、その側壁の段差形状がゆる
やかになっている。 (ゲート絶縁膜GI> 絶縁膜GIは、薄膜トランジスタTPTI〜TFT3の
それぞれのゲート絶縁膜として使用される。絶縁膜GI
は、ゲート電極GTおよび走査信号、1iGLの上層に
形成されている。、11!!縁膜GIは。 たとえば、プラズマCVDで形成された窒化珪素膜を用
い、3000[入]程度の膜厚で形成する。 (半導体層AS> i型半導体層ASは、第4図に示すように、複数に分割
された薄膜トランジスタTPTI〜TFT3のそれぞれ
のチャネル形成領域として使用される。i型半導体層A
Sは、アモーファスシリコン膜又は多結晶シリコン膜で
形成し、約1800C人コ程度の膜厚で形成する。 このi型半導体層ASは、供給ガスの成分を変えてSi
3N、ゲート絶縁膜GIの形成に連続して、同じプラズ
マCVD装置で、しかもその装置から外部に露出するこ
となく形成される。また、オーミックコンタクト用のP
をドープしたN”1dQ(第2A図)も同様に連続して
約400[人コの厚さに形成される。しかる後下側基板
5UB1はc■D装置から外に取り出され、写真処理技
術により、N+層doおよびi /l A Sは第1図
、第2A図および第4図に示すように独立した島にパタ
ーニングされる。 i型半導体層ASは、第1図および第4図に詳細に示す
ように、走査信号線GLと映像信号線DLとの交差部(
クロスオーバ部)の両者間にも設けられている。この交
差部i型半導体、IIASは、交差部における走査信号
gGLと映像信号線DLとの短絡を低減するように構成
されている。 (ソース・ドレイン電極SDI、5D23>複数に分割
された薄膜トランジスタTPT1〜TFT3のそれぞれ
のソース電極SDIとドレイン電極SD2とは、第1図
、第2A図および第5図(第1図の層d1〜d3のみを
描いた平面図)で詳細に示すように、半導体層AS上に
それぞれ離隔して設けられている。 ソース電極SDI、ドレイン電極SD2のそれぞれは、
N+型半導体MdOに接触する下層側から、第1導電膜
d1、第2導電膜d2、第3導電膜d3を順次重ね合わ
せて構成されている。ソース電極SDIの第1導電膜d
1、第2導電膜d2および第3導電膜d3は、ドレイン
電極SD2のそれぞれと同一製造工程で形成される。 第1導電膜d1は、スパッタで形成したクロム膜を用い
、500〜1ooo[人コの膜厚(本実施例では。 600[人コ程度の膜厚)で形成する。クロム膜は、膜
厚を厚く形成するとストレスが大きくなるので、200
0[人コ程度の膜厚を越えない範囲で形成する。 クロム膜は、N+型型半導体Nd上の接触が良好である
。クロム膜は、後述する第2導電膜d2のアルミニウム
がN+型半導体層dOに拡散することを防止する、所謂
バリア層を構成する。第1導電膜d1としては、クロム
膜の他に、高融点金属(Mo、Ti、Ta、W)膜、高
融点金属シリサイド(MoSi2、T i S i 2
、TaSi、、WSi2)膜で形成してもよい。 第1導電膜d1を写真処理でパターニングした後、同じ
写真処理用マスクで或は第1導電膜d1をマスクとして
N+層doが除去される。つまり、i Jl A S上
に残っていたN+層dOは第1導電膜d1以外の部分が
セルファラインで除去される。 このとき、N”、IIdOはその厚さ分は全て除去され
るようエッチされるのでi層ASも若干その表面部分で
エッチされるが、その程度はエッチ時間で制御すれば良
い。 しかる後第2導電膜d2が、アルミニウムのスパッタリ
ングで3000〜5500[入コの膜厚(本実施例では
、3500[人]程度の膜厚)に形成される。アルミニ
ウム膜は、クロム膜に比べてストレスが小さく、厚い膜
厚に形成することが可能で、ソース電極SDI、ドレイ
ン電極SD2および映像信号線DLの抵抗値を低減する
ように構成されている。 第2導電膜d2としては、アルミニウム膜の他に、シリ
コン(S i)や銅(Cu)を添加物として含有させた
アルミニウム膜で形成してもよい。 第2導電膜d2の写真処理技術によるパターニング後第
3導電膜d3が形成される。この第3導電膜d3はスパ
ッタリングで形成された透明導電膜(Induim−T
in−Oxide I T○:ネサ膜)から成り、10
00〜zoooc人]の膜厚(本実施例では、1200
[人]程度の膜厚)で形成される。この第3導電膜d3
は、ソース電極SD1.  ドレイン電極SD2および
映像信号線DLを構成すると共に、透明画素電極ITO
Iを構成するようになっている。 ソース電極SD1の第1導電膜d1.ドレイン電極SD
2の第1導電膜d1のそれぞれは、上層の第2導電膜d
2および第3導電膜d3に比べて内側に(チャンネル領
域内に)大きく入り込んでいる。つまり、これらの部分
における第1導電膜d1は1層d2、d3とは無関係に
薄膜トランジスタTPTのゲート長りを規定できるよう
に構成されている。 また、第3導電膜d3のチャンネル側の端部は第2導電
膜d2のチャンネル側の端部より内側に位置しているか
ら、第2導電膜d2と第3導電膜d3とのアライメント
ずれがあったとしても、第2導電膜d2は第3導電膜d
3によって被覆されるので、アルミニウムホイスカが発
生することがない。このため、アルミニウムホイスカに
よって第3導電膜d3上に設けられた保護膜PSVIが
剥がれたり、保護膜PSVIに穴があくことがないから
、後の工程の処理液が第2導電膜d2、第3導電膜d3
まで達することがないので、この処理液によって第2導
電膜d2.第3導電膜d3が溶解することがないため、
液晶LCが変質することはない。また、第3導電膜d3
を形成するときのレジストによって第2導電膜d2が覆
われるから、第3導電膜d3を形成するときの現像液に
よって第2導電膜d2が溶解することがない。 ソース電極SDIは、前記のように、透明画素電極IT
OIに接続されている。ソース電極SDIは、i型半導
体層ASの段差形状(第1導電膜g1の膜厚、N”Md
Oの膜厚およびi型半導体層ASの膜厚とを加算した膜
厚に相当する段差)に沿って構成されている。具体的に
は、ソース電極SDIは、i型半導体層ASの段差形状
に沿って形成された第1導電膜d1と、この第1導電膜
d1の上部にそれに比べて透明画素電極ITOIと接続
される側を小さいサイズで形成した第2導電膜d2と、
この第2導電膜から露出する第1導電膜d1に接続され
た第3導電膜d3とで構成されている。ソース電極SD
Iの第2導電膜d2は、第1導電膜d1のクロム膜がス
トレスの増大から厚く形成できず、i型半導体層ASの
段差形状を乗り越えられないので、このi型半導体RA
Sを乗り越えるために構成されている。つまり、第2導
電膜d2は、厚く形成することでステップカバレッジを
向上している。第2導電膜d2は、厚く形成できるので
、ソース電極SDIの抵抗値(ドレイン電極SD2や映
像信号線DLについても同様)の低減に大きく寄与して
いる。第3導電膜d3は、第2導電膜d2のi型半導体
層ASに起因する段差形状を乗り越えることができない
ので、第2導電膜d2のサイズを小さくすることで露出
する第1導電膜d1に接続するように構成されている。 第1導電膜d1と第3導電膜d3とは、接着性が良好で
あるばかりか、両者間の接続部の段差形状が小さいので
、確実に接続することができる。 (画素電極IT○1) 前記透明画素電極ITOIは、各画素毎に設けられてお
り、液晶表示部の画素電極の一方を構成する。透明画素
電極ITOIは、画素の複数に分割された薄膜トランジ
スタTPTI〜TFT3のそれぞれに対応して3つの透
明画素電極(分割透明画素電極)El、E2、E3に分
割されている。 透明画素電極E1〜E3は各々薄膜トランジスタTPT
のソース電極SDIに接続されている。 透明画素電極E1〜E3のそれぞれは、実質的に同一面
積となるようにパターニングされている。 このように、1画素の薄膜トランジスタTPTを複数の
薄膜トランジスタTPTI〜TFT3に分割し、この複
数に分割された薄膜トランジスタTPTI〜TFT3の
それぞれに複数に分割した透明画素電極E1〜E3のそ
れぞれを接続することにより1分割された一部分(たと
えば、TFTl)が点欠陥になっても、画素全体でみれ
ば点欠陥でなくなる(T F T 2およびTFT3が
欠陥でない)ので、点欠陥の確率を低減することができ
、また欠陥を見にくくすることができる。。 また、前記画素の分割された透明画素電極E1〜E3の
それぞれを実質的に同一面積で構成することにより、透
明画素電極E1〜E3のそれぞれと共通透明画素電極I
TO2とで構成されるそれぞれの液晶容量(Cpix 
)を均一にすることができる。 (保護膜PSVI> 薄膜トランジスタTPTおよび透明画素電極ITOI上
には、保護膜PSVIが設けられている。 保護膜PSVIは、主に、薄膜トランジスタTPTを湿
気等から保護するために形成されており、透明性が高く
しかも耐湿性の良いものを使用する。 保護膜PSVIは、たとえば、プラズマCVDで形成し
た酸化珪素膜や窒化珪素膜で形成されており、 800
0[人]程度の膜厚で形成する。 (遮光膜BM> 上部基板5UB2側には、外部光(第2A図では上方か
らの光)がチャネル形成領域として使用されるi型半導
体/llAsに入射されないように、遮蔽膜BMが設け
られ、第6図のハツチングに示すようなパターンとされ
ている。なお、第6図は第1図におけるITO膜層d3
、フィルタ層FILおよび遮光膜BMのみを描いた平面
図である。 遮光膜BMは、光に対する遮蔽性が高い、たとえば、ア
ルミニウム膜やクロム膜等で形成されており、本実施例
では、クロム膜がスパッタリングで1300[入]程度
の膜厚に形成される。 したがって、TPTI〜3の共通半導体層ASは上下に
ある遮光膜BMおよび太き目のゲート電極GTによって
サンドイッチにされ、その部分は外部の自然光やバック
ライト光が当たらなくなる。 遮光膜BMは第6図のハツチング部分で示すように、画
素の周囲に形成され、つまり遮光膜BMは格子状に形成
され(ブラックマトリクス)、この格子で1画素の有効
表示領域が仕切られている。 したがって、各画素の輪郭が遮光膜BMによってはっき
りとしコントラストが向上する。つまり遮光膜BMは、
半導体層ASに対する遮光とブラックマI・リクスとの
2つの機能をもつ。 なお、バックライトを5UBZ側に取り付け1.5UB
1をli!察側(外部露出側)とすることもできる。 (共通電極I To 2) 共通透明画素電極IT○2は、下部透明ガラス基板5U
BI側に画素毎に設けられた透明画素電極ITOIに対
向し、液晶の光学的な状態は各画素電極ITOIと共通
電極IrO2間の電位差(電界)に応答して変化する。 この共通透明画素電極ITO2には、コモン電圧V c
owが印加されるように構成されている。コモン電圧V
comは、映像信号線DLに印加されるロウレベルの駆
動電圧V d winとハイレベルの駆動電圧Vdma
xとの中間電位である。 (カラーフィルタFIL> カラーフィルタFILは、アクリル樹脂等の樹脂材料で
形成される染色基材に染料を着色して構成されている。 カラーフィルタFILは1画素に対向する位置に各画素
毎にドツト状に形成され(第7図)、染め分けられてい
る(第7図は第3図の第3導電膜層d3とカラーフィル
タ層FILのみを描いたもので、R,G、Hの各フィル
ターはそれぞれ、45°、135°、クロスのハツチを
施しである)。カラーフィルタFILは第6図に示すよ
うに画素電極IT○1(E1〜E3)の全てを覆うよう
に太き目に形成され、遮光膜BMはカラーフィルタFI
Lおよび画素電極IT○1のエツジ部分と重なるよう画
素電極ITO1の周縁部より内側に形成されている。 カラーフィルタFILは1次のように形成することがで
きる。まず、上部透明ガラス基板5UB2の表面に染色
基材を形成し、フォトリソグラフィ技術で赤色フィルタ
形成領域以外の染色基材を除去する。この後、染色基材
を赤色染料で染め。 固着処理を施し、赤色フィルタRを形成する。次に、同
様な工程を施すことによって、緑色フィルタG、青色フ
ィルタBを順次形成する。 保護膜PSV2は、前記カラーフィルタFILを異なる
色に染め分けた染料が液晶LCに漏れることを防止する
ために設けられている。保護膜PSV2は、たとえば、
アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料で形成さ
れている。 (画素配列) 前記液晶表示部の各画素は、第3図および第7図に示す
ように、走査信号線GLが延在する方向と同一列方向に
複数配置され1画素列Xi、X2゜X3.X4.・・・
のそれぞれを構成している。各画素列Xi、X2.X3
.X4.・・・のそれぞれの画素は、薄膜トランジスタ
TFT1〜TFT3および透明画素電極E1〜E3の配
置位置を同一に構成している。つまり、奇数画素列Xi
、X3.・・・のそれぞれの画素は、薄膜トランジスタ
TPTI〜TFT3の配置位置を左側、透明画素電極E
1〜E3の配置位置を右側に構成している。奇数画素列
Xi。 X3.・・・のそれぞれの行方向の隣りの偶数画素列X
2.X4.・・・のそれぞれの画素は、奇数画素列X1
、X3.・・・のそれぞれの画素を前記映像信号gDL
の延在方向を基準にして線対称でひっくり返した画素で
構成されている。すなわち、画素列X2゜X4.・・・
のそれぞれの画素は、薄膜トランジスタTPTI〜TF
T3の配置位置を右側、透明画素電極E1〜E3の配置
位置を左側に構成している。 そして5画素列X2.X4.・・・のそれぞれの画素は
、画素列Xi、X3.・・・のそれぞれの画素に対し、
列方向に半画素間隔移動させて(ずらして)配置されて
いる6つまり、画素列Xの各画素間隔を1.0(1,0
ピツチ)とすると、次段の画素列Xは、各画素間隔を1
.0とし、前段の画素列Xに対して列方向に0.5画素
間隔(0,5ピツチ)ずれている、各画素間を行方向に
延在する映像信号線DLは、各画素列X間において、半
画素間隔分(0,5ピツチ分)列方向に延在するように
構成されている。 その結果、第7図に示すように、前段の画素列Xの所定
色フィルタが形成された画素(たとえば。 画素列X、の赤色フィルタRが形成された画素)と次段
の画素列Xの同一色フィルタが形成された画素(たとえ
ば、画素列X4の赤色フィルタRが形成された画素)と
が1.5画素間隔(1,5ピツチ)離隔され、また、R
GBのカラーフィルタFILは三角形配置となる。カラ
ーフィルタFILのRGBの三角形配置構造は、各色の
混色を良くすることができるので、カラー画像の解像度
を向上することができる。 また、映像信号線DLは、各画素列X間において、半画
素間隔分しか列方向に延在しないので、隣接する映像信
号線DLと交差しなくなる。したがって、映像信号線D
Lの引き回しをなくしその占有面積を低減することがで
き、また映像信号線DLの迂回をなくし多層配線構造を
廃止することができる。 (表示パネル全体等価回路) この液晶表示部装置の等両回路を第8図に示す。 X i G 、 X i + I G 、・・・は、緑
色フィルタGが形成される画素に接続された映像信号線
DLである。 XiB、Xi+IB、・・・は、青色フィルタBが形成
される画素に接続された映像信号線DLである。 X i + I R、X i + 2 R、−は、赤色
フィルタRが形成される画素に接続された映像信号線D
Lである。これらの映像信号線DLは、映像信号駆動回
路で選択される。Yiは第3図および第7図に示す画素
列X1を選択する走査信号線GLである。 同様に、Yi+1.Yi+2.・・・のそれぞれは、画
素列X2.X3.・・・のそれぞれを選択する走査信号
tGLである。これらの走査信号線GLは、垂直走査回
路に接続されている。 (付加容量Caddの構造) 透明画素電極E1〜E3のそれぞれは、薄膜トランジス
タTPTと接続される端部と反対側の端部において、隣
りの走査信号4!GLと重なるよう、L字状に屈折して
形成されている。この重ね合せは、第2B図からも明ら
かなように、透明画素電極E1〜E3のそれぞれを一方
の電極PL2とし、隣りの走査信号線OLを他方の電極
PLIとする保持容量素子(静電容量素子) Cadd
を構成する。 この保持容量素子Caddの誘電体膜は、薄膜トランジ
スタTPTのゲート絶縁膜として使用される絶縁膜GI
と同一層で構成されている。 保持容量Caddは、第4図からも明らかなように、ゲ
ート線OLの1層目g1の幅を広げた部分に形成されて
いる。なお、ドレイン線DLと交差する部分の層g1は
ドレイン線との短絡の確率を小さくするため細くされて
いる。 保持容量素子Caddを構成するために重ね合わされる
透明画素電極E1〜E3のそれぞれと容量電極線(gl
)との間の一部には、前記ソース電極SDIと同様に1
段差形状を乗り越える際に透明画素電極ITOIが断線
しないように、第1導電膜d1および第2導電膜d2で
構成された島領域が設けられている。この島領域は、透
明画素電極ITOIの面積(開口率)を低下しないよう
に、できる限り小さく構成する。 (付加容量Caddの等両回路とその動作)第1図に示
される画素の等両回路を第9図に示す。第9図において
、Cgsは薄膜トランジスタTPTのゲート電極GTお
よびソース電極SDI間に形成される寄生容量である。 寄生容量Cgsの誘電体膜は絶縁膜GIである。 Cp
ixは透明画素電極ITOI(PIX)および共通透明
画素電極IT○2(COM)間で形成される液晶容量で
ある。液晶容量Cpixの誘電体膜は液晶LC1保護膜
psv1および配向膜ORI 1.OR42である。V
lcは中点電位である。 前記保持容量素子Caddは、TFTがスイッチングす
るとき、中点電位(画素電極電位)Vlcに対するゲー
ト電位変化ΔVgの影響を低減するように働く。この様
子を式で表すと ΔV lc = (Cgs/ (Cgs+Cadd+C
pix)) XΔVgとなる。ここでΔVlcはΔVg
による中点電位の変化分を表わす。この変化分Δv1c
は液晶に加わる直流成分の原因となるが、保持容量Ca
ddを大きくすればする程その値を小さくすることがで
きる。 また、保持容量Caddは放電時間を長くする作用もあ
り、TPTがオフした後の映像情報を長く蓄積する。液
晶LCに印加される直流成分の低減は、液晶LCの寿命
を向上し、液晶表示画面の切り替え時に前の画像が残る
所謂焼き付きを低減することができる。 前述したように、ゲート電極GTは半導体RASを完全
に覆うよう大きくされている分、ソース・ドレイン電極
SDI、SD2とのオーバラップ面積が増え、したがっ
て寄生容量Cgsが大きくなり中点電位Vlcはゲート
(走査)信号Vgの影響を受は易くなるという逆効果が
生じる。しかし、保持容量Caddを設けることにより
このデメリットも解消することができる。 前記保持容量素子Caddの保持容量は、画素の書込特
性から、液晶容量Cpixに対して4〜8倍(4・Cp
ix< Cadd< 8 ・Cpix)、重ね合せ容量
Cgsに対して8〜32倍(8・Cgs< Cadd〈
32・Cgs)程度の値に設定する。 (付加容量Cadd電極線の結線方法)容量電極線とし
てのみ使用される最終段の走査信号線GL(または初段
の走査信号IGL)は、第8図に示すように、共通透明
画素電極(Vcom )IrO2に接続する。共通透明
画素電極IT○2は、第2A図に示すように、液晶表示
装置の周縁部において銀ペースト材SLによって外部引
出配線に接続されている。しかも、この外部引出配線の
一部の導電/W(glおよびg2)は走査信号線OLと
同一製造工程で構成されている。この結果、最終段の容
量電極線GLは、共通透明画素電極工TO2に簡単に接
続することができる。 または、第8図の点線で示すように、最終段(初段)の
容量電極線OLを初段(最終段)の走査信号線GLに接
続しても良い、なお、この接続は液晶表示部内の内部配
線或は外部引出配線によって行うことができる。 (付加容量Cadd走査信号による直流分相殺)本液晶
表示装置は、先に本願出願人によって出願された特願昭
62−95125号に記載される直流相殺方式(DCキ
ャンセル方式)に基づき、第10図(タイムチャート)
に示すように、走査信号線DLの能動電圧を制御するこ
とによってさらに液晶LCに加わる直流成分を低減する
ことができる。 第10図において、Viは任意の走査信号線GLの駆動
電圧、V i +1はその次段の走査信号線GLの駆動
電圧である。Veeは走査信号線GLに印加されるロウ
レベルの能動電圧V d +ain、Vddは走査信号
線GLに印加されるハイレベルの駆動電圧V d wa
xである。各時刻1=11〜t4における中点電位Vl
c(第9図参照)の電圧変化分Δv1〜Δv4は次のよ
うになる6 ΔV、−−(Cgs/C)・V2 ΔV2=+(Cgs/C)(V1+V2)−(Cadd
/ C)・V 2 ΔVs=  (Cgs/C)・V1 + (C:add/ C)(V 1 + V 2 )Δ
V、=−(Cadd/ C)・V まただし、画素の合
計の容量:C= Cgs+ Cpix+Cadd ここで、走査信号vIAGLに印加される駆動電圧が充
分であれば(下記(注1参照)、液晶LCに加わる直流
電圧は、 ΔV、+△V、= (’Cadd・■2− Cgs−V
 1 )/ Cとなるので、Cadd−V 2 = C
gs・V 1とすると。 液晶LCに加ねる直流電圧は0になる。
【注】時刻t工、t2で走査線Viの変化分が中点電位
vlcに影響を及ぼすが、t2〜t1の期間に中点電位
v1cは信号線Xiを通じて映像信号電位と同じ電位に
される(映像信号の十分な書き込み)。 液晶にかかる電位はTPTがオフした直後の電位でほぼ
決定される(TPTオフ期間がオン期間より圧倒的に長
い)。したがって、液晶にかかる直流分の計算は1期間
t工〜t、はほぼ無視でき、TPTがオフ直後の電位、
即ち時刻も1、t4における過渡時の影響を考えれば良
い。なお、映像信号Viはフレーム毎、あるいはライン
毎に極性が反転し、映像信号そのものによる直流分は零
とされている。 つまり、直流相殺方式は1重ね合せ容量Cgsによる中
点電位Vlcの引き込みによる低下分を、保持容量素子
Caddおよび次段の走査信号線GL(容量電極線)に
印加される駆動電圧によって押し上げ、液晶LCに加わ
る直流成分を極めて小さくすることができる。この結果
、液晶表示装置は液晶LCの寿命を向上することができ
る。勿論、遮光効果を上げるためにゲートGTを大きく
した場合、それに伴って保持容量Caddの値を大きく
すれば良い。 つぎに、第1図等に示した液晶表示装置の製造方法につ
いて説明する。まず、7059ガラス(商品名)からな
る下部透明ガラス基板5UBI上に膜厚が1100[λ
コのクロムからなる第1導電膜g1をスパッタリングに
より設ける。つぎに、エツチング液として硝酸第2セリ
ウムアンモニウム溶液を使用した写真蝕刻技術で第1導
電膜g1を選択的にエツチングすることによって、走査
信号線GLの第1層、ゲート電極GTおよび保持容量素
子Caddの電極PLIを形成する。つぎに、レジスト
を剥離液5502 (商品名)で除去したのち、02ア
ッシャ−を1分間行なう。つぎに、膜厚が1000[人
コのアルミニウムーパラジウム、アルミニウムーシリコ
ン、アルミニウムーシリコン−チタン、アルミニウムー
シリコン−銅等からなる第2導電膜g2をスパッタリン
グにより設ける。 つぎに、エツチング液としてリン酸と硝酸と酢酸との混
酸を使用した写真蝕刻技術で第2導電膜g2を選択的に
エツチングすることにより、走査信号線GLの第2層を
形成する。つぎに、ドライエツチング装置にSF、ガス
を導入して、シリコン等の残渣を除去したのち、レジス
トを除去する。 つぎに、プラズマCVD装置にアンモニアガス、シラン
ガス、窒素ガスを導入して、膜厚が3500[人コの窒
化シリコン膜を設けたのち、プラズマCVD装置にシラ
ンガス、水素ガス、ホスフィンガスを導入して、膜厚が
2100[人]のi型非晶質シリコン膜を設け、膜厚が
300[人]のN+型シリコン膜を設ける。つぎに、ド
ライエツチングガスとしてSFG、CCl4を使用した
写真蝕刻技術でN+型シリコン膜、j型非晶質シリコン
膜を選択的にエツチングすることにより、i型半導体層
ASを形成する。つぎに、レジストを除去したのち、ド
ライエツチングガスとしてSF、を使用した写真蝕刻技
術で、窒化シリコン膜を選択的にエツチングすることに
よって、絶縁膜GIを形成する。 つぎに、レジストを除去したのち、膜厚が600[人]
のクロムからなる第1導電膜d1をスパッタリングによ
り形成する6つぎに、写真蝕刻技術で第1導電膜d1を
選択的にエツチングすることにより、映像信号線DL、
ソース電極SDI、ドレイン電極SD2の第1層を形成
する。つぎに、レジストを除去する前に、ドライエツチ
ング装置にCCU、、SF、を導入して、N+型シリコ
ン膜を選択的にエツチングすることにより、N+型半導
体層doを形成する。つぎに、レジストを除去したのち
、0□アッシャ−を1分間行なう。つぎに、膜厚が35
00[人コの第2導電膜d2をスパッタリングにより設
ける。つぎに、写真蝕刻技術で第2導電膜d2を選択的
にエツチングすることにより、映像信号線DL、ソース
電極SD1、ドレイン電極SD2の第2層を形成する。 つぎに、レジストを除去したのち、02アッシャ−を1
分間行なう、つぎに、膜厚が1200[人コのIT○か
らなる第3導電膜d3をスパッタリングにより設ける。 つぎに、エツチング液として塩酸と酢酸との混酸を使用
した写真蝕刻技術で第3導電膜d3を選択的にエツチン
グすることにより、映像信号線DL、ソース電極SD1
.  ドレイン電極SD2の第3層および透明画素電極
ITOIを形成する。つぎに、レジストを除去したの、
プラズマCVD装置にアンモニアガス、シランガス、窒
素ガスを導入して、膜厚が1[−コの窒化シリコン膜を
設ける。つぎに、ドライエツチングガスとしてSF、を
使用した写真蝕刻技術で窒化シリコン膜を選択的にエツ
チングすることによって、保護膜PSVIを形成する。 以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。 たとえば、本実施例ではゲート電極形成→ゲート絶縁膜
形成→半導体層形成→ソース・ドレイン電極形成の逆ス
タガ構造を示したが、上下関係または作る順番がそれと
逆のスタガ構造でも本発明は有効である。また、上述実
施例においては、第2の膜がITOからなる第3導電膜
d3である場合について説明したが、第2の膜を5nO
8膜、Cr膜等としてもよい。
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る液晶表示装置にお
いては、第2の膜のチャンネル側の端部を第1の膜のチ
ャンネル側の端部よりも内側に位置させているから、第
1の膜と第2の膜とのアライメントずれがあったとして
も、第1の膜は第2の膜によって被覆されるので、アル
ミニウムホイスカが発生することがない。このため、ア
ルミニウムホイスカによって第2の膜上に設けられた膜
が剥がれたり、その膜に穴があくことがないから、後の
工程の処理液が第1の膜、第2の膜まで達することがな
いので、この処理液によって第1の膜、第2の膜が溶解
することがないため、液晶が変質することはない、また
、第2の膜を形成するときのレジストによって第1の膜
が覆われるから、第2の膜を形成するときの現像液によ
って第1の膜が溶解することがない。このように、この
発明の効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例であるアクティブ・マトリック
ス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部の一画素を示
す要部平面図、第2A図は前記第1図のnB−nB切断
線で切った部分とシール部周辺部の断面図、第2B図は
第1図のnc−nc切断線における断面図、第3図は前
記第1図に示す画素を複数配置した液晶表示部の要部平
面図、第4図乃至第6図は前記第1図に示す画素の所定
の層のみを描いた平面図、第7図は前記第3図に示す画
素電極層とカラーフィルタ層のみを描いたとを重ね合せ
た状態における要部平面図、第8図はアクティブ・マト
リックス方式のカラー液晶表示装置の液晶表示部を示す
等価回路図、第9図は第1図に記載される画素の等価回
路図、第10図は直流相殺方式による走査信号線の駆動
電圧を示すタイムチャートである。 SUB・・・透明ガラス基板 GL・・・走査信号線 DL・・・映像信号線 GI・・・絶縁膜 GT・・・ゲート電極 AS・・・j型半導体層 SD・・・ソース電極またはドレイン電極psv・・・
保護膜 BM・・・遮光膜 LC・・・液晶 TPT・・・薄膜トランジスタ ITO・・・透明画素電極 g+d・・・導電膜 Cadd・・・保持容量素子 Cgs・・・重ね合せ容量 Cpix・・・液晶容量 代理人  弁理士 中 村 純之助

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、薄膜トランジスタと画素電極とを画素の一構成要素
    するアクティブ・マトリクス方式の液晶表示装置におい
    て、上記薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極
    のアルミニウムを有する第1の膜に上にアルミニウム以
    外の金属を有する第2の膜を設け、上記第2の膜のチャ
    ンネル側の端部を上記第1の膜のチャンネル側の端部よ
    り内側に位置させたことを特徴とする液晶表示装置。
JP1062907A 1989-03-15 1989-03-15 液晶表示装置 Pending JPH02242231A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63309923A (ja) * 1987-06-10 1988-12-19 Hitachi Ltd 液晶表示装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS63309923A (ja) * 1987-06-10 1988-12-19 Hitachi Ltd 液晶表示装置

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