JP2000002889A

JP2000002889A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2000002889A
Application number: JP10168175A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Numano; 良典沼野; Akira Kawamoto; 暁川元; Takeshi Nakajima; 健中嶋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2000-01-07
Also published as: US6411346B1

Abstract

(57)【要約】【課題】 ΔＶｇｄの露光領域ごとの変動に起因するフ
リッカ、焼き付きおよび表示むらなどの表示品質の低下
を防止し、高い表示品質の液晶表示装置を提供する。【解決手段】本発明の液晶表示装置は、複数本の走査
配線および複数本の信号配線と、ＴＦＴと、画素電極と
が形成され、該画素電極には電荷を保持するための保持
容量が接続され、該保持容量を形成する電極に対向する
もう一方の電極と前記ＴＦＴのドレイン電極とが同時に
形成され、前記もう一方の電極は透明絶縁膜を介して前
記走査配線上および信号配線上に重ねて形成されたアレ
イ基板と、前記画素電極と対向して配置される共通電極
を具備した対向基板とを備えた液晶表示装置であって、
露光領域ごとに発生するＣｇｄの変動によるΔＶｇｄの
変動を、露光領域ごとにＣｓ値を変えることで補償する
構造を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置に関
し、さらに詳しくはアクティブマトリクス型液晶表示装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のアクティブマトリクス型の液晶表
示装置のアレイ基板は絶縁性基板上に行方向に複数本の
走査配線および列方向に複数本の信号配線が配列形成さ
れ、前記走査配線および信号配線の交差位置に薄膜トラ
ンジスタ（以下、「ＴＦＴ」という）およびこれに接続
される画素電極からなる一画素が形成され、その上に配
向膜が形成されている。一方、液晶を挟持するためのも
う一方の基板（以下、「対向基板」という）は絶縁性基
板上に共通電極が形成され、その上に配向膜が形成され
ている。アレイ基板と対向基板を前述の画素電極および
共通電極が形成されている面どうしを対峙させ、間隙に
液晶組成物を挟持させている。通常、アレイ基板側と対
向基板側では９０度ずれた方向に配向膜を配向処理して
あるため、液晶分子が厚さ方向に９０度ねじれて並ぶＴ
Ｎ液晶が使われている。

【０００３】このようなＴＮ型の液晶表示装置におい
て、画素電極とその周囲にある前記走査配線および信号
配線との間隙をなくしてこの間隙から抜け出てくる漏れ
光を防止すると同時に、前記走査配線および信号配線か
らの横方向電界や画素電極端部の段差によって生じるデ
ィスクリネーションを防止するため、透明絶縁膜を１μ
ｍ以上の厚膜で形成し、画素電極を前記透明絶縁膜を介
して前記走査配線および信号配線上に形成する技術が開
示されている。これにより、ディスクリネーションの発
生が防止されると同時に、画素電極を前記走査配線およ
び信号配線上に重ねることができるので、１画素の開口
率を大きくすることができる。

【０００４】図３３に、たとえば特開平９−２５８２４
７号公報に記載された従来の画素電極を前記透明絶縁膜
を介して前記走査配線および信号配線上に形成する技術
を用いた液晶表示装置の１画素の平面図を示す。また、
図３４に図３３のＡ−Ａ線での断面説明図を示す。図３
３、図３４において、１は透明基板、２は走査配線、３
は保持容量配線（以下、「Ｃｓ配線」という）、４はゲ
ート絶縁膜、５は半導体層、６は不純物をドープした半
導体層であり、６ａは信号配線金属とオーミックコンタ
クトをとるためのソース領域、６ｂはドレイン電極金属
とオーミックコンタクトをとるための領域、７は信号配
線、８はドレイン電極、９は保護膜、１０は有機系透明
樹脂膜、１１は前記ドレイン電極８と画素電極を電気的
に接続するためのコンタクトホールである。１２は画素
電極であり、２点鎖線でその位置を示している。図３
３、図３４に示す従来の液晶表示装置において、通常こ
れらの膜は、写真製版と呼ばれるプロセスによってレジ
ストパターンを膜上に形成し、前記レジストパターンを
マスクにエッチングにより不要な部分の膜を取り除い
て、所望の形状が得られる。写真製版法によるレジスト
パターンの形成には露光機を用い、ネガ型レジストの場
合には、膜が不要な部分を遮光して光照射し、一方、ポ
ジ型レジストの場合には膜が必要な部分を遮光して光を
照射する。こののち、現像液を用いて不要な部分のレジ
ストを除去して所望のレジストパターンを形成する。前
記写真製版における露光工程において、ステッパと呼ば
れる露光装置を使用して、前記液晶表示装置の表示部分
をいくつかの領域に分割してその各領域ごとに露光する
ので、数回の露光によって表示部分全体が露光される。
このとき、露光装置のアライメント精度の良否、露光領
域ごとの露光量の均一性の違いなどにより、隣り合った
露光領域の境界ではステップ状に露光状態が変動する。
これにより、露光領域の境界で、異なる層に位置するパ
ターン間の位置ずれもステップ状に変動する。図３３に
示す従来の液晶表示装置では、ドレイン電極８が保持容
量を形成する電極を兼ねている。したがって、図３３に
示す従来の液晶表示装置の場合、走査配線２とドレイン
電極８のパターン位置が図３３のｘ軸方向Ｄｘにずれた
とき、走査配線２とドレイン電極８がＴＦＴ部分で重な
ることで形成されるカップリング容量Ｃｇｄが変動し、
走査配線２とドレイン電極の相対的な位置が変動するた
め、重なり面積が変動して値が変わる。一方、保持容量
Ｃｓは走査配線２とＣｓ配線３が同じ写真製版工程で形
成されており、図３３で示すｘ軸方向にドレイン電極８
の位置がずれてもＣｓ配線３とドレイン電極８の重なり
面積は変動しないためＣｓ値は一定となる。

【０００５】つぎにＣｇｄの変動が画質に与える影響に
ついて説明する。図３５に前記液晶表示装置の１画素の
等価回路を示す。ここでは簡単のため、本発明にかかわ
る容量成分のみを記述している。走査配線２にオン信号
が入るとＴＦＴ２３がオン状態になり、保持容量（Ｃ
ｓ）２１および液晶容量（Ｃｌｃ）２２に信号配線７か
ら所定の電荷が書き込まれる。つぎに走査配線２の選択
信号がオフに変わるとＴＦＴがオフ状態（高抵抗状態）
になり、信号配線から書き込まれた電荷が保持され、こ
の電荷で決まる電位とＣｓ配線（＝対向基板の共通電
極）の電位との差で決まる実効電圧が液晶に印加され、
実効電圧に比例した透過率が得られることで所望の表示
を得る。ここで、走査配線２の選択信号が変化すると
き、走査配線２とドレイン電極８とのカップリング容量
（Ｃｇｄ）２４によりドレイン電極の電位が変化する。
このドレイン電極の電位変動をΔＶｇｄとすると、ΔＶ
ｇｄは次式で表される。

【０００６】 ΔＶｇｄ＝（Ｃｇｄ×ΔＶｇ）／（Ｃｇｄ＋Ｃｓ＋Ｃｌｃ）（１）ここで、ΔＶｇは走査配線の信号がオンからオフに変化
するときの電位の変化量である。このドレイン電極の電
位変動ΔＶｇｄにより、対向基板の共通電極の電位２５
（以下、「Ｖｃｏｍ」という）の中心電位と液晶に加わ
る電圧の中心電圧がずれる。このずれは、画面のちらつ
き（以下、「フリッカ」という）や長時間同一パターン
を表示し続けたとき表示を切り替えても前の表示パター
ンが残る現象（以下、「焼き付き」という）の原因とな
り表示品質を低下させることはよく知られている。通常
は、Ｖｃｏｍ２５の中心電位をΔＶｇｄにあわせて設定
することでこれらの表示品質の低下を防止している。

【０００７】ところが、図３３に示す従来の液晶表示装
置の場合、露光領域の境界でＣｇｄ２４は変動するが保
持容量Ｃｓ２１は変動しないので、ΔＶｇｄは露光領域
ごとに変動してしまう。しかし、Ｖｃｏｍ２５の中心電
位を各露光領域ごとに変化させることはできないので、
最適なＶｃｏｍ２５の中心電位からずれる領域が必ず発
生し、前記フリッカや焼き付きなどが発生し、表示品質
を低下させるという問題があった。

【０００８】また、ΔＶｇｄによるドレイン電極の電位
の変動量が露光領域ごとに異なると、同じ信号電位を与
えても液晶に加わる実効電圧が変動し、液晶の透過率が
変動する。すなわち、露光領域ごとにΔＶｇｄが異なる
と、その領域間で透過率が異なってしまい、表示むらと
して視認されるという問題があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の問題に鑑
みてなされたものであり、ΔＶｇｄの露光領域ごとの変
動に起因するフリッカ、焼き付き、表示むらなどの表示
品質の低下を防止し、高い表示品質の液晶表示装置を得
ること目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１にかか
わる液晶表示装置は、（ａ−１）行方向および列方向に
それぞれ配列形成される複数本の走査配線および複数本
の信号配線と、（ａ−２）マトリクス状に配置され、前
記走査配線および信号配線によって制御されるＴＦＴ
と、（ａ−３）該ＴＦＴに接続される画素電極とが形成
され、該画素電極には電荷を保持するための保持容量が
接続され、該保持容量を形成する電極に対向するもう一
方の電極と前記ＴＦＴのドレイン電極とが同時に形成さ
れ、前記走査配線と前記保持容量を形成する電極とが同
一の工程で形成されており、（ｂ）前記画素電極は透明
絶縁膜を介して前記走査配線上および信号配線上に重ね
て形成されたアレイ基板と、前記画素電極と対向して配
置される共通電極を具備した対向基板とを備えた液晶表
示装置であって、露光領域ごとに発生するＣｇｄの変動
によるΔＶｇｄの変動を、露光領域ごとにＣｓ値を変え
ることで補償する構造を有することを特徴とする。

【００１１】本発明の請求項２記載の液晶表示装置は、
前記走査配線とドレイン電極の重なり面積が増加すると
き、前記保持容量を形成する面積も増加し、前記走査配
線と前記ドレイン電極の重なり面積が減少するとき、前
記保持容量を形成する面積も減少するものである。

【００１２】本発明の請求項３にかかわる液晶表示装置
は、前記Ｃｇｄが変動しても（１）式ΔＶｇｄ＝（Ｃｇ
ｄ×ΔＶｇ）／（Ｃｇｄ＋Ｃｓ＋Ｃｌｃ）が一定の値と
なるようにＣｓ値が変動するように形成された構造を有
するものである。

【００１３】本発明の請求項４記載の液晶表示装置は、
前記保持容量の面積が増減しても開口部を透過する透過
光量が変化しない。

【００１４】本発明の請求項５にかかわる液晶表示装置
は、前記ドレイン電極の少なくとも一部が透明電極であ
る。

【００１５】本発明の請求項６記載の液晶表示装置は、
前記ドレイン電極の幅が、前記もう一方の電極の段差部
での段差切れを防止するため段階的またはなだらかに変
化している。

【００１６】本発明の請求項７にかかわる液晶表示装置
は、前記保持容量の面積が増減するにともなって起きる
開口率の変化を、前記保持容量の面積が増加するときに
は遮光部分が小さくなり、前記保持容量の面積が小さく
なるときには遮光部分の面積が大きくなることで、開口
率が変動しない構造を有するものである。

【００１７】従来の液晶表示装置では、露光領域の境界
でＣｇｄが変動するが保持容量が変動しないため、ΔＶ
ｇｄは露光領域ごとに変動する。Ｖｃｏｍの中心電位を
各露光領域ごとに変化させることができないので、最適
なＶｃｏｍの中心電位からずれる領域が必ず発生し、フ
リッカや焼き付きなどが発生し、表示品質を低下させて
いた。

【００１８】また、ΔＶｇｄによるドレイン電極の電位
の変動量が露光領域ごとに異なると、同じ信号電位を与
えても液晶に加わる実効電圧が変動し、その領域間で透
過率が異なってしまい、表示むらとして視認されてい
た。

【００１９】本発明における露光領域ごとのＣｇｄの変
動を補償する保持容量をもつ構造では、露光領域が異な
っていてもΔＶｇｄ値が一定となり、フリッカ、焼き付
きや表示むらなどの表示品質低下が防止でき、表示品質
が高く、したがって製造が容易で歩留まりの高い液晶表
示装置が得られる。

【００２０】本発明において、露光領域ごとにＣｓ値を
変動させる際に開口率が変動することを補償する構造を
有することにより、Ｃｓ値が変動しても前記液晶表示装
置の一画素の透過光量が変動しないため、露光領域が異
なってもΔＶｇｄが一定でかつ、透過光量が変動しなく
することができ、フリッカ、焼き付きや表示むらなどの
表示品質低下が防止でき、かつ、透過光量が露光領域間
で変動することによる表示むらがない良好な表示品質の
液晶表示装置が、製造が容易で歩留まりが高く得られ
る。

【００２１】本発明において、透明なドレイン電極を使
用することにより、Ｃｓ値が変動しても前記液晶表示装
置の一画素の透過光量が変動しないため、露光領域が異
なってもΔＶｇｄが一定でかつ、透過光量が変動しない
うえに、開口率が低下しなくすることができ、フリッ
カ、焼き付きや表示むらなどの表示品質低下が防止で
き、かつ、透過光量が露光領域間で変動しないので表示
むらがなくしかも輝度が高く明るい良好な表示品質の液
晶表示装置が、製造が容易で歩留まりが高く得られる。

【００２２】さらに、本発明においてドレイン電極およ
び保持容量を形成する配線の形状を工夫し、段階的また
はなだらかに変化させることにより、ドレイン電極が保
持容量を形成する配線との段差部で段切れすることを防
止することができ、露光領域が異なってもΔＶｇｄが一
定で、フリッカ、焼き付きや表示むらなどの表示品質低
下が防止でき、かつ、歩留まりの高い液晶表示装置が得
られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の実施の形態についてさらに詳細に述べる。

【００２４】実施の形態１図１は本発明の実施の形態１にかかわる画素の一部の平
面説明図、図２は図１のＡ−Ａ線での断面説明図であ
る。図３は図１のＢ−Ｂ線での断面説明図である。また
図４および図５は本発明の実施の形態１の液晶表示装置
のアレイ基板の製造プロセスを示す断面説明図である。
図１〜３において、図３１〜３３に示した各要素と同一
の要素にはそれぞれ同一の符号を付して示した。実施の
形態１にかかわる画素において、ドレイン電極８が相対
的に走査配線２に対してｘ軸方向Ｄｘにずれた場合にＣ
ｇｄが変化する。ドレイン電極８が相対的に走査配線２
に対して−ｘ方向にずれた場合、ドレイン電極８と走査
配線２の重なり面積が増加しＣｇｄが増加する。このと
きＢ−Ｂ線部においてはドレイン電極８とＣｓ配線３の
重なり面積が増加し保持容量Ｃｓ値も増加する。逆に、
ドレイン電極８が相対的に走査配線２に対して＋ｘ方向
にずれた場合、ドレイン電極８と走査配線２の重なり面
積が減少しＣｇｄが減少する。このときＢ−Ｂ線部分に
おいてはドレイン電極８とＣｓ配線３の重なり面積が減
少し保持容量Ｃｓ値も減少する。前記（１）式が一定と
なるようにＢ−Ｂ線部でのドレイン電極およびＣｓ配線
の形状を設計することにより、露光領域が異なる部分
で、ドレイン電極８と走査配線２との相対的位置が異な
っても、フリッカや焼き付きなどが発生しない液晶表示
装置が得られる。

【００２５】つぎに、図４にしたがって本実施の形態１
の液晶表示装置のアレイ基板の作製方法を説明する。透
明絶縁基板１上に走査配線２およびＣｓ配線３として、
たとえばＣｒを形成する（図４（ａ））。ゲート絶縁膜
４としてたとえばＳｉＮ、チャネルとなる半導体層５と
してたとえばアモルファスＳｉ（以下、ａ−Ｓｉとい
う）、信号配線金属とオーミックコンタクトを形成する
ための不純物イオンをドーピングした半導体層６として
たとえばＰイオンをドープしたｎ＋ａ−Ｓｉを連続的に
成膜し、ＴＦＴとなる部分以外のｎ＋ａ−Ｓｉおよびａ
−Ｓｉを除去する（図４（ｂ））。つぎに信号配線７と
してたとえばＣｒとドレイン電極８としてたとえばＣｒ
を形成すると同時に、不要なｎ＋ａ−Ｓｉを除去して、
信号配線とオーミックコンタクトを得るためのソース領
域６ａおよびドレイン電極とオーミックコンタクトを得
るためのドレイン領域６ｂを形成する（図４（ｃ））。
つぎに、ｎ＋−ａ−Ｓｉが除去されたチャネル部分の保
護を行うために保護膜９としてたとえばＳｉＮを成膜す
る。つぎに透明絶縁膜１０としてたとえばアクリル系樹
脂をたとえばスピンコート法で塗布したのち、この透明
絶縁膜１０をレジストとして、画素電極との接続が必要
なコンタクトホール１１、走査配線や信号配線に信号を
印加するための端子部のコンタクトホールなどを設ける
ため前記保護膜９をたとえばＣＦ４ガスを用いてドライ
エッチングにより除去する（図５（ａ））。最後に画素
電極１２としてたとえばＩＴＯを形成して（図５
（ｂ））アレイ基板を作製した。

【００２６】以上のようにして得られた本発明の実施の
形態１では、露光領域ごとのＣｇｄの変動を補償するよ
うに保持容量が形成されているので、露光領域が異なっ
ていてもΔＶｇｄ値が一定となり、フリッカ、焼き付き
や表示むらなどの表示品質低下が防止でき、表示品質が
高く、したがって製造が容易で歩留まりの高い液晶表示
装置が得られる。

【００２７】実施の形態２図６は本発明の実施の形態２にかかわる画素の一部の平
面図、図７は図６のＡ−Ａ線での断面説明図、図８は図
６のＢ−Ｂ線での断面説明図である。実施の形態１で
は、ドレイン電極８を、直接保持容量を形成する部分ま
で延在していたが、本実施の形態ではドレイン電極８と
保持容量を形成する電極８ａとを分離して形成しその他
の点は実施の形態１と同じである例を示す。ドレイン電
極８と、保持容量を形成する電極８ａとは、ドレイン電
極８と画素電極１２を電気的に接続するためのコンタク
トホール１３および画素電極１２と保持容量を形成する
電極８ａとを電気的に接続するコンタクトホール１１に
よって画素電極１２を介して電気的に接続されている。
このような構造でも実施の形態１と同様の効果が得られ
る。実施の形態１ではドレイン電極８が不透明の金属材
料で形成されてかつ画素内に延在しているので透過光が
これによって遮光されていたが、実施の形態２ではこの
部分がないため、実施の形態１に比べて透過光量が増加
し高開口率化が図られ、バックライトの輝度を低下でき
るので、低消費電力化できるという効果もある。

【００２８】実施の形態３図９は本発明の実施の形態３にかかわる画素の一部の平
面説明図、図１０は図９のＡ−Ａ線での断面説明図、図
１１は図９のＢ−Ｂ線での断面説明図である。実施の形
態１では、ＴＦＴは走査配線２から電極を引き出してそ
の上に形成されていたが、実施の形態３ではＴＦＴが走
査配線２上に形成され、その他の点は実施の形態１と同
じである場合の実施の形態を示す。実施の形態３の場
合、Ｃｇｄはドレイン電極８が図９の矢印の方向すなわ
ち図９ではｙ軸方向Ｄｙに位置ずれすることで値が変動
する。したがって保持容量Ｃｓ値を変化させる方向もｙ
軸方向に変える必要がある。実施の形態３において、ド
レイン電極８が相対的に走査配線２に対して−ｙ方向に
ずれた場合、ドレイン電極８と走査配線２の重なり面積
が増加しＣｇｄが増加する。このときＢ−Ｂ線部におい
てはドレイン電極８とＣｓ配線の重なり面積が増加し保
持容量Ｃｓ値も増加する。逆に、ドレイン電極８が相対
的に走査配線２に対して＋ｙ方向にずれた場合、ドレイ
ン電極８と走査配線２の重なり面積が減少しＣｇｄが減
少する。このときＢ−Ｂ線部においてはドレイン電極８
とＣｓ配線３の重なり面積が減少し保持容量Ｃｓ値も減
少する。前記（１）式が一定となるようにＢ−Ｂ線部で
のドレイン電極の形状を設計することにより、露光領域
が異なる部分で、ドレイン電極８と信号配線２との相対
的位置が異なっても、フリッカや焼き付きなどが発生し
ない液晶表示装置が得られる。

【００２９】実施の形態４図１２は本発明の実施の形態４にかかわる画素の一部の
平面説明図、図１３は図１２のＡ−Ａ線での断面説明図
である。実施の形態３では、ドレイン電極８を、直接保
持容量を形成する部分まで延在していたが、本実施の形
態ではドレイン電極８と保持容量を形成する電極８ａと
を分離して形成し、その他の点は実施の形態３と同じと
した例を示す。ドレイン電極８と保持容量を形成する電
極８ａは、ドレイン電極８と画素電極１２を電気的に接
続するためのコンタクトホール１３および画素電極１２
と保持容量を形成する電極８ａを電気的に接続するコン
タクトホール１１によって画素電極１２を介して電気的
に接続されている。このような構造でも実施の形態３と
同様の効果が得られる。実施の形態３ではドレイン電極
８が不透明の金属材料で形成されてかつ画素内に延在し
ているので透過光がこれによって遮光されていたが、実
施の形態４ではこの部分がないため、実施の形態３に比
べて透過光量が増加し高開口率化が図られ、バックライ
トの輝度を低下できるので、低消費電力化できるという
効果もある。

【００３０】実施の形態５実施の形態１〜４では、保持容量を形成するＣｓ配線３
が走査配線２と同じパターン形成プロセスで同時に別配
線で形成されている例について示したが、以下に保持容
量Ｃｓを前段の走査配線上に形成した例について示す。

【００３１】図１４は本発明の実施の形態５にかかわる
画素の一部の平面説明図、図１５は図１４のＡ−Ａ線断
面説明図、図１６は図１４のＢ−Ｂ線断面説明図を示
す。本実施の形態では、Ｃｓ配線３は形成されず、保持
容量は前段の走査配線２ａ上に形成するものとし、その
他の点は実施の形態１と同じである。作成プロセスは実
施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。この
ような構造でも、実施の形態１と同様の効果が得られ
る。

【００３２】実施の形態６図１７は本発明の実施の形態６にかかわる画素の一部の
平面説明図、図１８は図１６のＡ−Ａ線断面説明図、図
１９は図１７のＢ−Ｂ線断面説明図である。作製プロセ
スは実施の形態１と同様であるのでその説明を省略す
る。実施の形態５では、ドレイン電極８を、直接、保持
容量を形成する部分まで延在していたが、本実施の形態
ではドレイン電極８と保持容量を形成する電極８ａとを
分離して形成し、その他の点は実施の形態５と同じとし
た例を示す。このような構造でも、実施の形態１と同様
の効果が得られる。また、実施の形態２と同様、実施の
形態５ではドレイン電極８が不透明な金属材料で形成さ
れ、かつ画素内に延在しているので透過光がこれによっ
て遮光されていたが、実施の形態６ではこの部分がない
ため、実施の形態５に比べて透過光量が増加し高開口率
化が図られ、バックライトの輝度を低下できるので、低
消費電力化できるという効果もある。

【００３３】実施の形態７図２０は本発明の実施の形態７にかかわる画素の一部の
平面説明図、図２１は図２０のＡ−Ａ線断面説明図を示
す。本実施の形態では、ＴＦＴを走査配線上に形成し、
Ｃｓ配線３は形成されず、保持容量は前段の走査配線２
ａ上に形成する。作製プロセスは実施の形態１と同様で
あるので、その説明を省略する。このような構造でも、
実施の形態３と同様の効果が得られる。

【００３４】実施の形態８図２２は本発明の実施の形態８にかかわる画素の一部の
平面説明図、図２３は図２２のＡ−Ａ線断面説明図であ
る。実施の形態７では、ドレイン電極８を、直接、保持
容量を形成する部分まで延在していたが、本実施の形態
ではドレイン電極８と保持容量を形成する電極８ａを分
離して形成し、その他の点は実施の形態７と同じとした
例を示す。作製プロセスは実施の形態１と同様であるの
で省略する。このような構造でも、実施の形態４と同様
の効果が得られる。また、実施の形態４と同様、実施の
形態７ではドレイン電極８が不透明な金属材料で形成さ
れてかつ画素内に延在しているので透過光がこれによっ
て遮光されていたが、実施の形態８ではこの部分がない
ので、実施の形態７に比べて透過光量が増加し高開口率
化が図られ、バックライトの輝度を低下できるので、低
消費電力化できるという効果もある。

【００３５】実施の形態９以上の実施の形態１〜８では、ドレイン電極８として不
透明な金属膜を使用していた。また、走査配線２、Ｃｓ
配線３も不透明な金属膜を使用している。ドレイン電極
８の位置が変動してＣｓ値を変えるために、ドレイン電
極８の位置または保持容量に形成する電極８ａの位置が
移動させられることによりＣｓ値が変わる構造となるの
で、画素を透過する光量も同時に変化する。露光領域の
境界でこの透過光量がステップ状に変化すると表示むら
として視認される可能性がある。以下の実施の形態で
は、露光領域ごとにＣｓ値が変動しても透過光量が変わ
らないように画素内の電極配置を定めたことを特徴とす
る実施の形態について示す。

【００３６】図２４は本発明の実施の形態９にかかわる
画素の一部の平面説明図、図２５は図２２のＣ−Ｃ線断
面説明図である。Ａ−Ａ線断面およびＢ−Ｂ線断面は実
施の形態１と同様である。たとえば、図２４においてド
レイン電極８が走査配線２に対して−ｘ方向にずれたと
き、ドレイン電極８と走査配線２の重なり面積が増加し
てＣｇｄが増加すると同時に、Ｃｓ値はドレイン電極８
とＣｓ配線３の重なり面積がＢ−Ｂ線部分で増加するの
で、（１）式が一定となる。このとき、ドレイン電極８
がＣｓ配線３からはみ出していた部分がＣｓ配線３上に
重なるので、遮光部分の面積が減少し、透過光量が増加
する。一方、前段の走査配線２ａとドレイン電極８形成
時に同時に開口率を補償する遮光膜８ｂを図２５のよう
に形成すると、遮光膜８ｂは前段の走査配線２ａからの
はみ出す部分が増加しこの部分での透過光量が減少す
る。これら透過光量の増減が相殺されるように設計す
る。また、ドレイン電極８が走査配線２に対して＋ｘ方
向にずれた場合は、増加、減少の関係が前述した場合と
逆になる。以上のようにして、実施の形態１と同様の効
果を有しかつ、開口率すなわち透過光量の変動がない液
晶表示装置が得られる。作製プロセスは実施の形態１と
同様であるのでその説明を省略する。なお、本実施の形
態９において、実施の形態２で示したようにドレイン電
極８と保持容量電極８ａを分離した構造でもよく、実施
の形態２と同様の効果が得られる。また、本実施の形態
９では前段の走査配線２上に遮光膜８ｂを設けたが、走
査配線２と同時に形成する部分をほかに設けて、その部
分に遮光膜８ｂを形成してもよく、このようにすること
で、実施の形態５または実施の形態６と同様の構造でも
同様の効果が得られる。

【００３７】実施の形態１０図２６は本発明の実施の形態１０にかかわる画素の一部
の平面説明図、図２７は図２６のＣ−Ｃ線断面説明図で
ある。

【００３８】実施の形態１０は、実施の形態９と同様の
遮光膜８ｂを実施の形態３に対して設け、その他は実施
の形態３と同様とした例を示している。このような場合
でも、実施の形態９と同様の効果が得られる。なお、本
実施の形態１０において、実施の形態４で示したように
ドレイン電極８と保持容量電極８ａとを分離した構造で
もよく、実施の形態４と同様の効果が得られる。また、
本実施の形態１０では前段の走査配線２上に遮光膜８ｂ
を設けたが、走査配線２と同時に形成する部分をほかに
設けて、その部分に遮光膜８ｂを形成してもよく、この
ようにすることで、実施の形態７または実施の形態８と
同様の構造でも同様の効果が得られる。

【００３９】実施の形態１１実施の形態９および１０では、透過光量の変動を遮光膜
８ｂによって補償する方法について示したが、この方法
では、透過光量を一定にはできるが遮光部分の面積が増
加するため、開口率が減少し透過光量そのものを低下さ
せている。以下に、透過光量の減少を防止し、かつ、透
過光量が露光領域ごとに変動しない構造の実施の形態を
示す。

【００４０】図２８および図２９に本実施の形態１１の
作製プロセスを示す断面説明図を示す。本実施の形態の
特徴はドレイン電極８として透明電極たとえばＩＴＯを
用いることである。以下に図１１にしたがって作製プロ
セスを説明する。図２８の（ａ）および（ｂ）は実施の
形態１の場合と同様であるので、その説明を省略する。
信号配線７ａおよびドレイン電極８ｃとして可視光に対
して透明な金属材料としてたとえばＩＴＯと、２層目の
信号配線７ｂおよびドレイン電極８ｄとしてたとえばＣ
ｒなどの不透明な金属材料を成膜しパターン形成すると
同時に、不要なｎ＋ａ−Ｓｉを除去して、信号配線とオ
ーミックコンタクトを得るためのソース領域６ａおよび
ドレイン電極とオーミックコンタクトを得るためのドレ
イン領域６ｂを形成する（図２８（ｃ））。つぎに、ド
レイン電極８ｃのうち走査配線２で遮光される部分を除
いて除去する（図２９（ａ））。あるいはドレイン電極
８ｄをすべて除去してもよい。以下の作製プロセスは実
施の形態１の場合と同様であるのでその説明を省略す
る。本実施の形態１１によって得られる画素の機能につ
いて具体的に説明する。たとえば実施の形態１と同様の
平面構造で、ドレイン電極８ｃが相対的に走査配線２に
対してｘ軸方向Ｄｘにずれた場合にＣｇｄが変化する。
ドレイン電極８ｃが相対的に走査配線２に対して−ｘ方
向にずれた場合、ドレイン電極８ｃと走査配線２の重な
り面積が増加しＣｇｄが増加する。このときＢ−Ｂ線部
においてはドレイン電極８ｃとＣｓ配線３の重なり面積
が増加し保持容量Ｃｓ値も増加する。逆に、ドレイン電
極８ｃが相対的に走査配線２に対して＋ｘ方向にずれた
場合、ドレイン電極８ｃと走査配線２の重なり面積が減
少しＣｇｄが減少する。このときＢ−Ｂ線部においては
ドレイン電極８ｃとＣｓ配線３の重なり面積が減少し保
持容量Ｃｓ値も減少する。前記（１）式が一定となるよ
うにＢ−Ｂ線部を設計することにより、露光領域が異な
る部分で、ドレイン電極８ｃと信号配線２との相対的位
置が異なっても、フリッカや焼き付きなどが発生しない
液晶表示装置が得られる。また、ドレイン電極８ｃが可
視光に対して透明な金属で形成されているので、Ｃｓ配
線３とドレイン電極８ｃの重なり面積が変わることによ
ってドレイン電極８ｃがＣｓ配線３からはみ出すことに
よる面積変化での透過光量の変動がない。したがって、
実施の形態１と同様の効果が得られ、かつ、露光領域が
異なる領域での透過光量の変動がないうえに、透過光量
が実施の形態９および１０に比較して大きく、輝度の高
い液晶表示装置が得られる。また、平面構造は前記実施
の形態１〜８に示したどの構造をもちいても同様の効果
が得られる。なお、信号配線７ｂの材料またはドレイン
電極８ｄの材料としてＣｒを用いたが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、窒化Ａｌ−ＮｄまたはＡｌ−Ｗ、などのいずれか
１つからなる単層もしくはこれらを適宜組合せた積層構
造または少なくとも１つを含む合金系を用いてもよい。

【００４１】実施の形態１２実施の形態１２は、実施の形態３に示した平面構造にお
いて、ドレイン電極８がＣｓ配線３の段差部で配線幅が
細くなっていることによる段差切れを防止する構造の一
例である。図３０は実施の形態１２の平面図を示す。ま
た、図３１は図３０のＡ−Ａ線部での断面説明図、図３
２は図３０のＢ−Ｂ線部での断面説明図である。作製プ
ロセスは実施の形態１と同様であるので、その説明を省
略する。実施の形態１２では、ドレイン電極８がＴＦＴ
側からＣｓ配線３との段差をカバレージする部分で、ド
レイン電極８を段階的またはなだらかに配線幅が太くな
るようにして、Ｃｓ配線３の段差部での段差切れを防止
する。また、Ｃｓ値を調整するためにＣｓ配線３をドレ
イン電極８と同様に段階的あるいはなだらかに配線幅を
細くしてＣｓ値を調整する。以上のようにして、実施の
形態３と同様の効果を有し、かつ、Ｃｓ配線３の段差部
でのドレイン電極８の段差切れがなく、歩留まりの高い
液晶表示装置が得られた。なお、本構造は、実施の形態
９あるいは実施の形態１１の構造に適用しても同様の効
果が得られる。

【００４２】なお、本発明の実施の形態１〜１２ではＴ
ＦＴの構造としてチャネルエッチ型逆スタガー構造ＴＦ
Ｔを用いたが、チャネル保護型（エッチングストッパー
型）逆スタガー構造ＴＦＴを用いても同様の効果が得ら
れる。また、正スタガー型ＴＦＴあるいはコプレナー型
ＴＦＴを用いてもよい。半導体層５としてａ−Ｓｉを用
いたが、多結晶Ｓｉを用いても良い。さらに、走査配線
２としてＣｒを用いたが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、
Ｗ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、窒化
Ａｌ−ＮｄまたはＡｌ−Ｗなどのいずれか１つからなる
単層もしくはこれらを適宜組合せた積層構造または少な
くとも１つを含む合金系を用いてもよい。Ｃｓ配線３と
してＣｒを用いたが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａ
ｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ、窒化Ａｌ−
ＮｄまたはＡｌ−Ｗなどのいずれか１つからなる単層も
しくはこれらを適宜組合せた積層構造または少なくとも
１つを含む合金系を用いてもよい。信号配線７あるいは
ドレイン電極８としてＣｒを用いたが、Ａｌ、Ｃｕ、Ｍ
ｏ、Ｔａ、Ｗ、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｌ−Ｃｕ、Ａｌ−Ｓｉ−
Ｃｕ、窒化Ａｌ−ＮｄまたはＡｌ−Ｗ、などのいずれか
１つからなる単層もしくはこれらを適宜組合せた積層構
造または少なくとも１つを含む合金系を用いてもよい。
また、信号配線７をこれらの金属単層もしくはこれらの
積層構造またはＩＴＯとこれらの金属の積層構造で構成
してもよく、ドレイン電極８またはドレイン電極８の一
部をＩＴＯで形成してもよい。画素電極１２としてＩＴ
Ｏを用いたが、ＳｎＯ₂を用いても同様の効果がある。
また、ゲート絶縁膜４または保護膜９としてＳｉＮを用
いたが、ＳｉＯ₂、あるいはＳｉＮとＳｉＯ₂の積層構造
でもよい。本発明の実施の形態では保護膜９を使用して
いるが、保護膜９がない構造でも同様の効果が得られ
る。さらに、透明絶縁膜１０としてアクリル系樹脂をも
ちいたが、その他の有機系樹脂、感光性のない樹脂、ベ
ンゾシクロブテン、などの透明な絶縁膜であればその効
果は同様である。

【００４３】

【発明の効果】本発明の請求項１にかかわる液晶表示装
置は、（ａ−１）行方向および列方向にそれぞれ配列形
成される複数本の走査配線および複数本の信号配線と、
（ａ−２）マトリクス状に配置され、前記走査配線およ
び信号配線によって制御されるＴＦＴと、（ａ−３）該
ＴＦＴに接続される画素電極とが形成され、該画素電極
には電荷を保持するための保持容量が接続され、該保持
容量を形成する電極に対向する保持容量を形成する電極
と前記ＴＦＴのドレイン電極とが同時に形成され、前記
走査配線と前記保持容量を形成する電極とが同一の工程
で形成されており、前記画素電極は透明絶縁膜を介して
前記走査配線上および信号配線上に重ねて形成されたア
レイ基板と、（ｂ）前記画素電極と対向して配置される
共通電極を具備した対向基板とを備えた液晶表示装置で
あって、露光領域ごとに発生するＣｇｄの変動によるΔ
Ｖｇｄの変動を、露光領域ごとにＣｓ値を変えることで
補償する構造であるので、露光領域が異なっていてもΔ
Ｖｇｄ値が一定となり、フリッカ、焼き付きや表示むら
などの表示品質低下が防止でき、表示品質が高く、した
がって製造が容易で歩留まりの高い液晶表示装置が得ら
れた。

【００４４】本発明の請求項２にかかわる液晶表示装置
においては、前記走査配線とドレイン電極の重なり面積
が増加するとき、前記保持容量を形成する面積も増加
し、前記走査配線と前記ドレイン電極の重なり面積が減
少するとき、前記保持容量を形成する面積も減少するの
でΔＶｇｄを一定にすることができ、フリッカ、焼き付
きや表示むらなどの表示品質低下が防止でき、表示品質
が高く、したがって製造が容易で歩留まりの高い液晶表
示装置が得られた。

【００４５】本発明の請求項３にかかわる液晶表示装置
においては、前記Ｃｇｄが変動しても（１）式ΔＶｇｄ
＝（Ｃｇｄ×ΔＶｇ）／（Ｃｇｄ＋Ｃｓ＋Ｃｌｃ）が一
定の値となるようにＣｓ値が変動する構造を有するの
で、露光領域ごとにＣｓ値が変動して露光部分の面積を
変動させる際に開口率が変動することを補償する構造を
有することにより、Ｃｓ値が変動しても前記液晶表示装
置の一画素の透過光量が変動しない。したがって、露光
領域が異なってもΔＶｇｄが一定でかつ、透過光量が変
動しなくすることができ、フリッカ、焼き付きや表示む
らなどの表示品質低下が防止でき、かつ、透過光量が露
光領域間で変動することによる表示むらがない良好な表
示品質の液晶表示装置が、製造が容易で歩留まりが高く
得られた。

【００４６】本発明の請求項４にかかわる液晶表示装置
においては、前記保持容量の面積が増減しても開口部を
透過する透過光量が変化しないので、フリッカ、焼き付
きや表示むらなどの表示品質低下が防止でき、かつ、透
過光量が露光領域間で変動することによる表示むらがな
い良好な表示品質の液晶表示装置が、製造が容易で歩留
まりが高く得られた。

【００４７】本発明の請求項５にかかわる液晶表示装置
においては、前記ドレイン電極の少なくとも一部が透明
電極であるので、透明なドレイン電極を使用することに
より、Ｃｓ値が変動しても前記液晶表示装置の一画素の
透過光量が変動しないため、露光領域が異なってもΔＶ
ｇｄが一定でかつ、透過光量が変動しないうえに、開口
率が低下しなくすることができ、フリッカ、焼き付きや
表示むらなどの表示品質低下が防止でき、かつ、透過光
量が露光領域間で変動しないので、表示むらがなくしか
も輝度が高く明るい良好な表示品質の液晶表示装置が、
構造が容易で歩留まりが高く得られた。

【００４８】さらに、本発明の請求項６にかかわる液晶
表示装置においては、ドレイン電極および保持容量を形
成する配線の形状を工夫することにより、前記ドレイン
電極の幅が、前記もう一方の電極の段差部での段差切れ
を防止するため段階的またはなだらかに変化しているの
で、ドレイン電極が保持容量を形成する配線との段差部
で段切れすることを防止することができ、露光領域が異
なってもΔＶｇｄが一定で、フリッカ、焼き付きや表示
むらなどの表示品質低下が防止でき、かつ、歩留まりの
高い液晶表示装置が得られた。

【００４９】本発明の請求項７にかかわる液晶表示装置
においては、前記保持容量の面積が増減するにともなっ
て起きる開口率の変化を、前記保持容量の面積が増加す
るときには遮光部分が小さくなり、前記保持容量の面積
が小さくなるときには遮光部分の面積が大きくなること
で、開口率が変動しない構造を有するので、フリッカ、
焼き付きや表示むらなどの表示品質低下が防止でき、か
つ、透過光量が露光領域間で変動しないので、表示むら
がなくしかも輝度が高く明るい良好な表示品質の液晶表
示装置が、構造が容易で歩留まりが高く得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかわる画素の平面
説明図である。

【図２】本発明の実施の形態１にかかわる画素の断面
説明図である。

【図３】本発明の実施の形態１にかかわる画素の断面
説明図である。

【図４】本発明の実施の形態１の液晶表示装置のアレ
イ基板を作製するためのフローを示す断面説明図であ
る。

【図５】本発明の実施の形態１の液晶表示装置のアレ
イ基板を作製するためのフローを示す断面説明図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態２にかかわる画素の平面
説明図である。

【図７】本発明の実施の形態２にかかわる画素の断面
説明図である。

【図８】本発明の実施の形態２にかかわる画素の断面
説明図である。

【図９】本発明の実施の形態３にかかわる画素の平面
説明図である。

【図１０】本発明の実施の形態３にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１１】本発明の実施の形態３にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１２】本発明の実施の形態４にかかわる画素の平
面説明図である。

【図１３】本発明の実施の形態４にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１４】本発明の実施の形態５にかかわる画素の平
面説明図である。

【図１５】本発明の実施の形態５にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１６】本発明の実施の形態５にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１７】本発明の実施の形態６にかかわる画素の平
面説明図である。

【図１８】本発明の実施の形態６にかかわる画素の断
面説明図である。

【図１９】本発明の実施の形態６にかかわる画素の断
面説明図である。

【図２０】本発明の実施の形態７にかかわる画素の平
面説明図である。

【図２１】本発明の実施の形態７にかかわる画素の断
面説明図である。

【図２２】本発明の実施の形態８にかかわる画素の平
面説明図である。

【図２３】本発明の実施の形態８にかかわる画素の断
面説明図である。

【図２４】本発明の実施の形態９にかかわる画素の平
面説明図である。

【図２５】本発明の実施の形態９にかかわる画素の断
面説明図である。

【図２６】本発明の実施の形態１０にかかわる画素の
平面説明図である。

【図２７】本発明の実施の形態１０にかかわる画素の
断面説明図である。

【図２８】本発明の実施の形態１１の液晶表示装置の
アレイ基板の作製方法を示すフロー説明図である。

【図２９】本発明の実施の形態１１の液晶表示装置の
アレイ基板の作製方法を示すフロー説明図である。

【図３０】本発明の実施の形態１２にかかわる画素の
平面説明図である。

【図３１】本発明の実施の形態１２にかかわる画素の
断面説明図である。

【図３２】本発明の実施の形態１２にかかわる画素の
断面説明図である。

【図３３】従来の液晶表示装置のアレイ基板の平面説
明図である。

【図３４】従来の液晶表示装置のアレイ基板の断面説
明図である。

【図３５】従来の液晶表示装置の一画素の等価回路説
明図である。

【符号の説明】

１透明基板、２走査配線、３Ｃｓ配線、４ゲー
ト絶縁膜、５半導体層、６，６ａ，６ｂ不純物をド
ープした半導体層、７，７ａ，７ｂ信号配線、８，８
ｃ，８ｄドレイン電極、８ａ保持容量を形成する電
極、８ｂ透過光量を補償するための遮光膜、９保護
膜、１０透明絶縁膜、１１，１３画素電極とドレイ
ン電極を電気的に接続するコンタクトホール、１２画
素電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中嶋健東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 JA25 JA26 JA40 JA44 JB51 JB56 JB64 JB69 KA05 KA10 KA12 KA18 KA19 KB04 KB24 MA10 MA19 MA27 MA37 NA01 NA07 NA15 NA26 NA29 PA09 5C094 AA03 AA04 AA07 BA03 BA43 CA19 DA13 EA04 EA05 EB05 ED15 FA02 FA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ−１）行方向および列方向にそれぞ
れ配列形成される複数本の走査配線および複数本の信号
配線と、（ａ−２）マトリクス状に配置され、前記走査
配線および信号配線によって制御されるＴＦＴと、（ａ
−３）該ＴＦＴに接続される画素電極とが形成され、該
画素電極には電荷を保持するための保持容量が接続さ
れ、該保持容量を形成する電極に対向するもう一方の電
極と前記ＴＦＴのドレイン電極とが同時に形成され、前
記走査配線と前記保持容量を形成する電極とが同一の工
程で形成されており、前記画素電極は透明絶縁膜を介し
て前記走査配線上および信号配線上に重ねて形成された
アレイ基板と、（ｂ）前記画素電極と対向して配置され
る共通電極を具備した対向基板とを備えた液晶表示装置
であって、露光領域ごとに発生するＣｇｄの変動による
ΔＶｇｄの変動を、露光領域ごとにＣｓ値を変えること
で補償する構造を有する液晶表示装置。
【請求項２】前記走査配線とドレイン電極の重なり面
積が増加するとき、前記保持容量を形成する面積も増加
し、前記走査配線と前記ドレイン電極の重なり面積が減
少するとき、前記保持容量を形成する面積も減少する請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記Ｃｇｄが変動しても（１）式ΔＶｇ
ｄ＝（Ｃｇｄ×ΔＶｇ）／（Ｃｇｄ＋Ｃｓ＋Ｃｌｃ）が
一定の値となるようにＣｓ値が変動する構造を有する請
求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記保持容量の面積が増減しても開口部
を透過する透過光量が変化しない請求項１記載の液晶表
示装置。
【請求項５】前記ドレイン電極の少なくとも一部が透
明電極である請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】前記ドレイン電極の幅が、前記もう一方
の電極の段差部での段差切れを防止するため段階的また
はなだらかに変化してなる請求項１記載の液晶表示装
置。
【請求項７】前記保持容量の面積が増減するにともな
って起きる開口率の変化を、前記保持容量の面積が増加
するときには遮光部分が小さくなり、前記保持容量の面
積が小さくなるときには遮光部分の面積が大きくなるこ
とで、開口率が変動しない構造を有する請求項１記載の
液晶表示装置。