JPH0450924A

JPH0450924A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH0450924A
Application number: JP2326437A
Authority: JP
Inventors: Yojiro Matsueda; 洋二郎松枝
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-11-28
Filing date: 1990-11-28
Publication date: 1992-02-19
Anticipated expiration: 2016-01-15
Also published as: JP3124025B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は液晶表示装置に係わり、特にアクティブマトリ
クス型の装置に関する。

（従来の技術）従来のアクティブマトリクス型の液晶表示装置として、
「日経エレクトロニクス１９８４年９月１０日号、９．
２１１−２４０Ｊに掲載されたものがあり、その構成を
第９図に示す。これは、マトリクス状に配置された各画
素電極毎の構成を示したものである。縦方向に信号線１
０８、横方向に走査線１２４が配線されている。半導体
薄膜１２２に形成された薄膜トランジスタ（以下、ＴＰ
Ｔと称する）１２３のゲート１０５に走査線１２４が接
続され、ソース１０１には信号線１０８が接続され、さ
らにドレイン１０３には画素電極１０７が接続されてい
る。そして、走査線１２４により走査されたＴＰＴ１２
３のソースに信号線１０８より送られてきた映像信号が
入力され、その出力電圧が画素電極１０７に印加される
。

ここて、ＴＦＴ１２３のソース１０１と信号線１０８、
ドレイン１０３と画素電極１０７との接続は、それぞれ
コンタクトホール１２１ａ。

１２１ｂにおいてなされている。そして、ＴＰＴ１２３
や信号線１０８、走査線１２４が形成されていない領域
は光か透過する開孔部１１６となっている。

この第９図におけるＡ−Ａ線に沿う縦断面を、第１０図
に示す。ＴＰＴ基板１００と対向基板１１５とが対向し
ており、その間に液晶１１１が挟持されている。ＴＰＴ
基板］００の表面上の半導体薄膜中に、ソース１０１、
チャネル１０２及びドレイン１０３が形成され、ゲート
絶縁膜１０４上にゲート電極１０５が形成されＴＦＴ部
１２３を構成している。コンタクトホール１２１ａ、１
２１ｂを有する層間絶縁膜１０６が表面全体に形成され
、その上に画素電極１０７及び信号線１０８が形成され
ている。この画素電極１０７と信号線１０８の表面には
、パッシベーション膜９０９と液晶１１１に方向性を与
える配向膜１１０が順に形成されている。

一方、対向基板１１５の表面には、開孔部１１６が除去
された遮光膜１１４が形成され、その表面に対向電極１
１３及び配向膜１１２が順に形成されている。

ここでパッシベーション膜９０９は、ＴＦＴ部１２３に
湿気等の不純物が注入されて特性が変化するのを防ぐた
め、あるいは液晶１１１に配向処理を施す場合や液晶パ
ネルを組み立てるときの物理的な保護という本来の役割
の他に、液晶１１１に直流電圧が印加されて劣化するの
を防止するため、あるいは信号線１０８と画素電極１０
７との間で液晶１１１を介してリーク電流が流れるのを
防止する役割を合せ持っている。

さらに、信号線１０８と画素電極１０７の容量結合によ
ってクロストークや上下むらが生じたり、信号線１０８
やＴＦＴ部１２３からの電界によって近くの液晶１１１
の配向が部分的に乱れ、コントラスト比の低下や残像を
生じたり、あるいは信号線１０８と対向電極１１４間の
直流電圧によって信号線１０８の周囲から劣化していく
という現象を防止するには、パッシベーション膜９０９
の膜厚を十分に厚くする必要がある。

ところがパッシベーション膜９０９の膜厚が厚くなると
、画素電極１０７から液晶１１１に印加される映像信号
の振幅が小さくなるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題）このように従来は、液晶の劣化防止等のパッシベーショ
ン膜として果たすべき機能と、液晶１１１に印加する映
像信号の振幅を大きくとるという要求を同時に満たすこ
とはできなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、これら
の相反する要求を同時に満たすことのできる液晶表示装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明の液晶表示装置は、第１の絶縁基板上に複数の走
査線と信号線が配置され、走査線により走査され信号線
により信号を入力されるＴＰＴが走査線と信号線との交
点にマトリクス状に配置され、この各々のＴＰＴの出力
を入力される画素電極がマトリクス状に配置されており
、走査線、信号線、ＴＰＴ、及び画素電極上に絶縁膜が
形成され、第１の絶縁基板に対向して設けられた第２の
絶縁基板表面に開孔部を有する遮光膜と対向電極が配置
され、第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に液晶が
挟持された装置であって、絶縁膜は開孔部より入射した
光か通過する部分の膜厚が他の部分よりも薄いことを特
徴としている。

あるいは、第１の絶縁基板上に複数の走査線が配置され
、この走査線により走査される薄膜非線形素子がマトリ
クス状に配置され、この各々の薄膜非線形素子により走
査される画素電極がマトリクス状に配置されており、走
査線、薄膜非線形素子、及び画素電極上には絶縁膜か形
成されており、第１の絶縁基板に対向して設けられた第
２の絶縁基板表面に開孔部を有する遮光膜と信号電極か
配置され、第１の絶縁基板と第２の絶縁基板との間に液
晶が挟持された液晶表示装置であって、絶縁膜は開孔部
より入射した光か通過する部分の膜厚が他の部分よりも
薄いことを特徴とするものであってもよい。

（作　用）パッシベーション膜の膜厚が、開孔部より入射した光が
通過する部分は、他の部分よりも薄くなっているため、
画素電極から液晶に印加される信号の振幅は大きくなる
。さらに、光か通過しない他の部分には、ＴＰＴや信号
線、走査線が形成されているが、この部分のパッシベー
ション膜の膜厚は相対的に厚くなっているため、ＴＰＴ
か物理的に保護され、さらに液晶への直流電圧の印加に
よる劣化、あるいは信号線と画素電極との間の液晶を介
してのリーク電流の発生、さらには信号線と画素電極の
容量結合によるクロストークや上下むら、信号線やＴＰ
Ｔからの電界による液晶の配向の乱れによるコントラス
ト比の低下や残像が防止される。

このことは、ＴＦＴの代わりに薄膜非線形素子を用いた
装置においても、パッシベーション膜の膜厚が光が通過
する部分は薄く、他の薄膜非線形素子や走査線が形成さ
れた部分は厚くなっているため同様である。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。第１図に、第１の実施例による液晶表示装置の縦断
面を示す。第１０図に示された従来の装置では、パッシ
ベーション膜９０９の膜厚は均一であったか、本実施例
では領域によって異なっている。

開孔部１１６より入射した光が通過する領域では、パッ
シベーション膜１０９の膜厚か薄く、信号線１０８やＴ
ＦＴ部１２３が存在する他の領域では相対的に厚く形成
されている。これにより、ＴＦＴ部１２３の物理的な保
護や、信号線１０８あるいはＴＦＴ部１２３から十分に
遠ざけて液晶１１１の劣化を防止することかできると共
に、液晶１１１に印加すべき映像信号の振幅を大きくす
ることか可能となり、相反する要求を同時に満たすこと
ができる。ここで、第１０図に示された従来の装置と同
一の構成要素については、同一の番号を付して説明を省
略する。

パッシベーション膜１０９の膜厚は、部分エツチングに
より領域に応じて変えることができる。

あるいは第２図に示された第２の実施例のように、全領
域にパッシベーション膜２０９ａを先ず形成し、その上
に開孔部１１６以外の領域にのみパッシベーション膜２
０９ｂをさらに形成することによって二層化し、膜厚を
変えることもできる。この実施例のように二層化しエツ
チング条件を変えることで、パターニングの制御を精度
良く行うことができる。

第３図に示された第３の実施例では、この第２の実施例
とは逆に開孔部１１６以外の領域にのみパッシベーショ
ン膜３０９ａを先ず形成し、その表面全体にパッシベー
ション膜３０９ｂを形成している。この場合にパッシベ
ーション膜３０９ａの膜厚を、パッシベーション膜３０
９ｂよりも厚くするなど、プロセス上の制限によって任
意に変えることができる。

次に第４の実施例の縦断面構造を第４図に示す。

この実施例では、層間絶縁膜か４０６ａと４０６ｂの二
段構成になっている。このうち層間絶縁膜４０６ｂは信
号線１０８とＴＦＴ部１２３の表面を覆っており、パッ
シベーション膜４０９と共にパッシベーション膜として
の機能を果たしている。

即ち、層間絶縁膜４０６ｂとパッシベーション膜４０９
とが信号線１０８及びＴＦＴ部１２３と液晶］１１との
間に介在し、信号線］０８と対向電極１１４間の直流電
圧等によって液晶１１１が劣化するのを防止している。

さらにこの第４の実施例によれば、信号線１０８と画素
電極１０７とが異なる層に形成されているため、両者を
接近しても短絡のおそれがなく、開孔部１１６を大きく
とることができるという他の実施例にはない長所を有す
る。

ＴＰＴを用いた液晶デイスプレィでは、ＴＰＴがオフす
る瞬間にオフセ・ソト電圧か生じて画面のちらつき等の
悪影響を及ぼすのを防止するため、液晶１１１と並列に
保持容量を設けることかある。

このような保持容量を有する第５の実施例による液晶表
示装置の平面構造を、第５図に示す。前述の実施例と同
様に、画素電極１０７の一角の半導体薄膜６０４中にソ
ース電極６０７、ゲート電極５０２及びドレイン電極６
０８を有するＴＰＴか形成され、他の一角に保持容量部
５０６が形成されている。

この第５図におけるＢ−Ｂ線に沿う縦断面を示したのが
第６図である。図中左側にＴＦＴ部６１０が右側に保持
容量部５０７がそれぞれ位置している。ＴＰＴ基板］０
０上にゲート電極５０２が形成され、その表面全体にゲ
ート絶縁膜６０３が形成されており、さらにその表面に
半導体薄膜６０４と不純物イオンを注入された不純物半
導体薄膜５０１が順に形成されている。この不純物半導
体薄膜５０１をコンタクトとして、それぞれ図示されて
いない信号線に接続されたソース電極６０７と、画素電
極６０９に接続されたドレイン電極６０８か形成されて
いる。

また保持容量部５０７には、ゲート絶縁膜６０３上に半
導体薄膜６１１、不純物半導体薄膜６１２、さらに画素
電極６０９に接続された電極６１３が形成されている。

このＴＦＴ６１０と保持容量５０７を除いた領域が、遮
光層１１４が除去されている開孔部１１６となっている
。

この第５の実施例では、ＴＦＴ部６１０と保持容量部５
０７が形成された領域上にのみパッシベーション膜６０
９が先ず形成され、その表面全体にパッシベーション膜
６１０が形成されている。

このように第５の実施例でも同様に、開孔部１１６から
入射した光が通過する領域のバッシベション膜の膜厚の
み薄く、他の領域は相対的に厚くなっている。

本発明は、全てのアクティブマトリクス型液晶表示装置
に適用か可能であり、三端子素子であるＴＰＴには、多
結晶シリコン、非晶質シリコン、あるいはカドミウム・
セレン（ＣｄＳｅ）等の種類のものを用いることができ
る。また三端子に限らず、二端子の薄膜非線形素子を用
いた装置に対しても適用することができ、この場合にも
絶縁膜系ダイオードや非晶質シリコン系ダイオード等の
いずれも用いることができる。

第７図は第６の実施例として、薄膜非線形素子を用いた
装置の平面を示したものである。画素電極７０４のうち
開孔部７０３を除いた下方中央部に、半導体薄膜により
薄膜非線形素子７０２が形成されている。この第７図の
Ｃ−Ｃ線に沿う縦断面は第８図のよってあり、アクティ
ブ基板７００上の中央に、走査線７０１に接続された薄
膜非線形素子７０２が形成されており、その両端は画素
電極７０４に接続されている。開孔部７０３の領域にの
みパッシベーション膜８０５が形成され、さらに表面全
体にパッシベーション膜８０６が形成されている。

対向基板１〕５の表面には、開孔部７０３以外に遮光膜
８コ２が形成され、その表面全体にはカラー化のために
カラーフィルタ層８１３が形成されている。そして信号
電極８０８が各画素電極７０４毎に対応して形成され、
その表面を配向膜８０７か覆っている。

このように第６の実施例も、開孔部７０３から入射した
光か通過する領域にはパソンヘーション膜８０５のみか
形成され、他の領域にはパッシベーション膜８０４及び
８０５か形成されており、開孔部７０３の膜厚のみ薄く
なっている。

上述したように、本発明は全てのアクティブマトリクス
型液晶表示装置に適用か可能であり、いずれにおいても
同様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、パッシベーション
膜の膜厚が、開孔部より入射した光が通過する部分は薄
くなっているため、画素電極から液晶に印加される信号
の振幅を大きくとることができ、さらに他の部分の膜厚
は厚くなっているため、ＴＰＴ又は薄膜非線形素子の物
理的な保護や、液晶の劣化、あるいは信号線と画素電極
間のリーク電流の防止、クロストークや上下むら、コン
トラスト比の低下や残像の防止を有効に防止することか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による液晶表示装置の構
成を示した縦断面図、第２図は本発明の第２の実施例に
よる液晶表示装置の構成を示した縦断面図、第３図は本
発明の第３の実施例による液晶表示装置の構成を示した
縦断面図、第４図は本発明の第４の実施例による液晶表
示装置の構成を示した縦断面図、第５図は本発明の第５
の実施例による液晶表示装置の構成を示した平面図、第
６図は第５図のＢ−Ｂ線に沿う縦断面を示す断面図、第
７図は本発明の第６の実施例による液晶表示装置の構成
を示した平面図、第８図は第７図のＣ−Ｃ線に沿う縦断
面を示した断面図、第９図は従来の液晶表示装置の構成
を示した平面図、第１０図は第９図のＡ、−Ａ線に沿う
縦断面を示した断面図である。コ０１・・・ソース、１０２・・・チャネル、１０３・
・ドレイン、１０４，６０３・・ゲート絶縁膜、１０５
、　５０２−ゲート、１０６，４０６ａ。４０６ｂ・・層間絶縁膜、１０７，７０４・・・画素電
極、１０８・・・信号線、１０９，２０９ａ、２０９ｂ
、　　３０９ａ、　　３０９ｂ、４０９．　６０９゜６
１０．８０４，８０５・・・パッシベーション膜、１１
０．１１２，８０６，８０７・・・配向膜、１１１・・
・液晶、１１３・・・対向電極、１１４゜８１２・・・
遮光膜、１１５・・・対向基板、１１６゜７０３・・・
開孔部、１１７，６１０・・・ＴＦＴ部、５０１・・・
不純物半導体薄膜、５０５・・・走査線、５０６．５０
７，５０７・・・保持容量部、６０４１．。半導体薄膜、６０５・・・不純物半導体薄膜、６０７・
・・ソース電極、６０８・・・ドレイン電極、７０１・
・走査線、７０２・・・薄膜非線形素子、８０８・・・
信号電極、８１３・・カラーフィルタ層。

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の絶縁基板上に複数の走査線と信号線が配置さ
れ、前記走査線により走査され前記信号線により信号を
入力される薄膜トランジスタが前記走査線と前記信号線
との交点にマトリクス状に配置され、この各々の薄膜ト
ランジスタの出力を入力される画素電極がマトリクス状
に配置されており、前記走査線、前記信号線、前記薄膜
トランジスタ、及び前記画素電極上に絶縁膜が形成され
、前記第１の絶縁基板に対向して設けられた第２の絶縁
基板表面に開孔部を有する遮光膜と対向電極が配置され
、前記第１の絶縁基板と前記第２の絶縁基板との間に液
晶が挟持された液晶表示装置において、前記絶縁膜は、前記開孔部より入射した光が通過する部
分の膜厚が他の部分よりも薄いことを特徴とする液晶表
示装置。２、第１の絶縁基板上に複数の走査線が配置され、この
走査線により走査される薄膜非線形素子がマトリクス状
に配置され、この各々の薄膜非線形素子により走査され
る画素電極がマトリクス状に配置されており、前記走査
線、前記薄膜非線形素子、及び前記画素電極上には絶縁
膜が形成されており、前記第１の絶縁基板に対向して設
けられた第２の絶縁基板表面に開孔部を有する遮光膜と
信号電極が配置され、前記第１の絶縁基板と前記第２の
絶縁基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置におい
て、前記絶縁膜は、前記開孔部より入射した光が通過する部
分の膜厚が他の部分よりも薄いことを特徴とする液晶表
示装置。