JPH05297412A

JPH05297412A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH05297412A
Application number: JP12962492A
Authority: JP
Inventors: Yasumitsu Ota; 泰光太田; Shusuke Mimura; 秀典三村; Masakazu Katsuno; 正和勝野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-22
Filing date: 1992-04-22
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、開口率を大幅に低下させることな
く、補助容量用電極を形成することができる液晶表示装
置を提供する。【構成】蓄積容量又は付加容量を形成するための補助
電極（図１で斜線を施した部分）１８を、画素電極１６
の外周に沿ってゲート電極と同じ材料のクロムによって
下側ガラス基板の上に形成する。したがって、ゲート電
極を形成するための従来のエッチング用マスクに僅かな
変更を加えるだけでゲート電極と補助電極を同一工程で
同時に形成できる。補助電極は中央に開口部がある長方
形の枠形で、画素電極との重なりによって所定の蓄積容
量又は付加容量が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ（Ｔ
ＦＴ）によって各画素ごとに液晶を駆動するアクティブ
マトリックス型の液晶表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＴＦＴを用いたアクティブマトリックス
型の液晶表示装置では、ともに透明導電膜（ＩＴＯ）か
らなる画素電極と対向電極とが等価的にコンデンサの極
板としての役割を果たし、この極板間に電荷が蓄積され
ているか否かによって画素電極と対向電極との間にある
液晶がオン又はオフとされる。しかし、液晶表示装置を
高精細化するために各画素の面積を小さくするに従っ
て、上下の透明導電膜の静電容量は小さくなり、僅かな
量の電荷が漏れるだけでも液晶のオン・オフ動作が不確
実となる。このため、液晶と並列に新たな容量を追加す
ることによって静電容量を増加させ、蓄積電荷を保持す
ることが行われている。この新たな容量は、下側の画素
電極の下部に別の電極を設け、これを上側の対向電極と
電気的に接続することによって画素電極と対向電極とか
らなる容量と並列に接続する。一般に、液晶と並列に設
けられる容量には付加容量と蓄積容量の２種類があり、
ここでは、これらの容量を追加するための電極を総称し
て補助電極と呼ぶ。

【０００３】図７は付加容量型液晶表示装置の一つの画
素であって、付加容量Ｃadd を追加するための補助電極
を設けた例を示す平面図である。一つの画素には、２本
のデータ電極５０と２本のゲート電極５２とで囲まれる
領域の中にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）ＴＦＴ５
４及びＩＴＯからなる画素電極５６がある。付加容量Ｃ
add を設けるには、図７に示すように隣の画素のゲート
電極５２を広げて画素電極５６とオーバーラップするよ
うにして補助電極５８を形成する。したがって補助電極
５８を形成するための特別の工程は必要としない。

【０００４】一方、図８は蓄積容量型液晶表示装置の一
つの画素の平面図であるが、この場合には隣のゲート電
極と画素電極をオーバーラップさせるかわりに別に補助
電極６０を形成することによって蓄積容量Ｃstを設けて
いる。この補助電極６０はゲート電極５２と同じクロム
などで、ゲート電極５２を形成する工程と同時にＴＦＴ
を形成するガラス基板上に形成することができるので、
前述した付加容量型の液晶表示装置の場合と同様に補助
電極を形成するための特別の工程が不要だという利点が
ある。

【０００５】付加容量、蓄積容量いずれの場合も新たに
設けた電極は画素電極との間隔がかなり狭いので、比較
的小さい面積でも大きな容量を得ることができる。この
ように付加容量Ｃadd 又は蓄積容量Ｃstを設けて静電容
量を高めることによって、より多くの電荷を蓄積するこ
とができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、液晶表示装
置を高精細化すると一つ一つの画素が小さくなるので、
開口率すなわち画素のうちの表示に寄与する面積の割合
が問題となる。特にカラー液晶表示装置の場合には輝度
の低下が大きく、この開口率を大きくすることが重要で
ある。しかし、上で述べたように、付加容量Ｃadd 又は
蓄積容量Ｃstを設けるために補助電極５８，６０を形成
すると、補助電極の部分は光が透過できないので、開口
率は低下する。付加容量や蓄積容量は液晶表示装置を高
精細化する過程で必要な容量を補うために設けられたも
のであるにも拘らず、その付加容量や蓄積容量を設ける
ための補助電極によって、開口率が低下し、逆に高精細
化が損なわれることとなる。

【０００７】これを防ぐために、クロムの代わりにＩＴ
Ｏを用いて蓄積容量Ｃstのための補助電極を形成する方
法がある。画素電極の材料でもあるＩＴＯは透明であ
り、これを用いて補助電極を作れば補助電極によって光
が遮断されることはなく、したがって開口率も低下しな
い。しかし、補助電極としてＩＴＯを使用するとゲート
電極と補助電極をガラス基板上に同時に形成することは
できない。すなわち、ゲート電極形成工程とは別にガラ
ス基板上にＩＴＯを堆積させ、これを所定のマスクを用
いてエッチングするという工程が、更に必要となり、こ
の方法では、製造工程が複雑化し、製造コストを押し上
げることとなる。

【０００８】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、開口率を大幅に低下させることなく、補助電極
を形成することができる液晶表示装置を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの請求項１記載の本発明に係る液晶表示装置は、薄膜
トランジスタを形成した透明基板上に静電容量を追加す
るための補助電極を形成した液晶表示装置において、前
記補助電極を画素電極の外周に沿って枠形に形成したこ
とを特徴とするものである。

【００１０】前記の課題を解決するための請求項２記載
の本発明に係る液晶表示装置は、薄膜トランジスタを形
成した透明基板上に静電容量を増加するための補助電極
を形成するとともに、対向電極の表面にブラックマトリ
ックスを形成した液晶表示装置において、前記補助電極
を前記ブラックマトリックスの外周に沿った枠形に形成
したことを特徴とするものである。

【００１１】前記補助電極は、前記薄膜トランジスタの
ゲート電極と同じ材料によって形成することが望まし
い。

【００１２】

【作用】請求項１記載の本発明は前記の構成によって、
補助電極を画素電極の外周に沿って形成したので、従来
のものに比べて補助電極による開口率の低下を抑えるこ
とができる。

【００１３】請求項２記載の本発明は前記の構成によっ
て、補助電極を前記ブラックマトリックスの外周に沿っ
た枠形に形成したので、従来のものに比べて補助電極に
よる開口率の低下を抑えることができる。

【００１４】また、補助電極をゲート電極と同じ材料に
よって形成することにより、補助電極とゲート電極とを
同一の工程において同時に形成することができる。した
がって、補助電極を形成するために、特別の工程を設け
る必要はない。

【００１５】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の第１実施例である液晶表示
装置の一つの画素の平面図、図２は本発明の第２実施例
である液晶表示装置の一つの画素の平面図、図３は図１
の線Ａ−Ａ′に沿った断面図、図４は図１の線Ｂ−Ｂ′
に沿った断面図、図５及び図６は本発明になる液晶表示
装置の一つの画素の開口部分を示した平面図である。な
お、図１に示す第１実施例は、図８に示す従来の蓄積容
量型液晶表示装置に対応させたものであり、第２実施例
は、図７に示す従来の付加容量型液晶表示装置に対応さ
せたものである。

【００１６】図１に示す第１実施例では、２本のデータ
電極１０と２本のゲート電極１２に囲まれた領域が一つ
の画素であり、この中に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１
４と画素電極１６が含まれている。後述するように、下
側ガラス基板の上には蓄積容量Ｃstを形成するための補
助電極（図１で斜線を施した部分）１８が、この画素電
極１６の外周に沿って形成されている。この補助電極１
８は中央に開口部がある長方形の枠形に形成されてお
り、且つその内周の縁と外周の縁のほぼ中央に画素電極
１６の外周の縁がくるような位置関係で形成されてい
る。補助電極１８の側方から延びるリードは外側で対向
電極（後述する）に接続されて対向電極と同電位になっ
ている。

【００１７】図２に示す第２実施例でも、図１と同じよ
うに補助電極（図２で斜線を施した部分）１８ａが設け
られているが、これは付加容量Ｃadd を形成するための
補助電極であり、隣の（図２の下側の）画素のゲート電
極１２ａと一体的に同じ材料、すなわちクロムで形成さ
れている。その他の構成は、第１実施例と略同様である
ので、図１に示す第１実施例と同一の機能を有するもの
には同一の符号又は対応する符号を付することにより、
第２実施例についての詳細な説明は省略する。

【００１８】図３は図１の線Ａ−Ａ′に沿った断面図、
図４は図１の線Ｂ−Ｂ′に沿った断面図であり、補助電
極１８は下側ガラス基板２０の上に形成されている。補
助電極１８の外周は画素電極１６の外周よりも更に外側
となるよう形成し、補助電極１８の内周は画素電極１６
の外周よりも内側となるよう形成する。すなわち、画素
電極１６と補助電極１８は一部が重なり、この重なる部
分の面積によって所定の蓄積容量が得られるよう設計す
る。補助電極１８の材料はＴＦＴ１４のゲート電極１２
と同様にクロムであり、しかも共に下側ガラス基板２０
上に形成されるので、ゲート電極を形成するための従来
のエッチング用マスクに僅かな変更を加えるだけでゲー
ト電極１２と補助電極１８とを同一工程において同時に
形成することができ、補助電極１８のための特別の工程
は必要としない。

【００１９】ゲート電極１２と補助電極１８を形成した
後の工程は従来の液晶表示装置の製造工程と同じであ
り、まず全体に絶縁膜２２を堆積する。そして、ゲート
電極１２の上部には、ＣＶＤ連続成膜等によりＴＦＴ１
４が形成され、その横にはＩＴＯからなる画素電極１６
が形成され、ＴＦＴ１４のドレインと画素電極１６とが
接続される。この上には更に保護膜２６と配向膜２８が
積層され、配向膜２８の上は液晶層３０となる。液晶層
３０の上の上側ガラス基板３２の下部には、配向層３
４、ＩＴＯからなる対向電極３６が形成され、最上部に
は光を遮断するブラックマトリックス３８とカラーフィ
ルター４０よりなる層が形成される。ブラックマトリッ
クス３８は画素電極１６の外周よりも内側へ約５μｍ程
度のところまで形成され、更にＴＦＴ１４の上部も覆う
よう形成される。以上の製造工程は、図２に示す第２実
施例において付加容量Ｃadd を形成する場合も同様であ
る。

【００２０】ブラックマトリックス３８は、表側からＴ
ＦＴ１４に光が当たってリーク電流が生じるのを防ぐと
ともに画素電極１６と対向電極３６の有効部分以外の斜
めに透過する光を遮断して黒色を強調するためのもの
で、これを設けることによって画質を向上させることが
できる。このブラックマトリックス３８は光を遮断する
ので、付加容量や蓄積容量のための補助電極を設けない
場合には、このブラックマトリックスにより画素の開口
率が規制される。

【００２１】そこで本実施例では、補助電極１８を図３
及び図４に示すようにブラックマトリックス３８の開口
部の縁に沿って、すなわち出来るだけブラックマトリッ
クス３８の影に隠れるよう形成する。このため、画素電
極の開口部において光が補助電極１８によって遮られる
率を従来のものに比べて減ずることができ、したがって
従来は補助電極１８を設けたために開口率が大幅に低下
したが、本実施例によれば、開口率が大幅に低下するこ
とはない。なお、図３及び図４に示すように画素電極１
６の開口部周辺に約１０μｍ程度の重なりで補助電極１
８を設けるだけで、従来の付加容量や蓄積容量と同程度
の十分な容量を得ることができる。

【００２２】ところで補助電極１８はゲート電極１２と
同一のマスクパターンで形成されるので、そのアライメ
ントの精度はブラックマトリックスの場合よりも高い。
このため画素電極の開口部分の周縁部をブラックマトリ
ックスではなく補助電極で縁どる方が高い精度が得られ
る。このためブラックマトリックス３８は、補助電極１
８の内側の縁から約５μｍ程度外側にその縁が来るよう
形成することが望ましい。図５及び図６は図１及び図２
と同様の平面図に斜線でブラックマトリックス３８で覆
われる領域を示したもので、この斜線の内側の点線が補
助電極１８の内側の縁となる。したがって、この点線の
内側が光を透過する開口部となり、ブラックマトリック
スのアライメントの冗長性を若干大きくすることができ
る。

【００２３】「フラットパネル・ディスプレイ′９２」
（１５２ページ）において、塚田他が２重遮光構造の液
晶表示装置を開示している。これによれば、ブラックマ
トリックスの他にＴＦＴ側のガラス基板上に、更に遮光
層を設けることによって開口率を向上させることができ
る。但し、この遮光層は単に光を遮ることを目的とする
にとどまるのに対し、本発明では、画素電極と対向電極
の間の容量を増やすための補助電極１８に上記の遮光層
と同様の役割をもたせることができるという点が大きな
特徴となっている。

【００２４】本発明は、上記の実施例に限定されるもの
ではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能
である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明によれば、補助電極を画素電極の外周に沿って枠形に
形成したことにより、開口率を低下させることなく、画
素電極と対向電極との間の静電容量を大きくすることが
できるので、蓄積された電荷のリークによる画質の低下
を防ぐことができ、したがって特に高精細化したカラー
表示に好適な液晶表示装置を提供することができる。

【００２６】また、請求項２記載の本発明によれば、補
助電極を前記ブラックマトリックスの外周に沿った枠形
に形成したことにより、開口率を低下させることなく、
画素電極と対向電極との間の静電容量を大きくすること
ができるので、蓄積された電荷のリークによる画質の低
下を防ぐことができ、したがって特に高精細化したカラ
ー表示に好適な液晶表示装置を提供することができる。

【００２７】また、請求項３記載の本発明によれば、補
助電極を前記薄膜トランジスタのゲート電極と同じ材料
によって形成したことにより、同一工程で両者を形成す
ることができるので、補助電極を形成するための特別の
工程を必要としない液晶表示装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例である液晶表示装置の一つ
の画素の平面図である。

【図２】本発明の第２実施例である液晶表示装置の一つ
の画素の平面図である。

【図３】図１の線Ａ−Ａ′に沿った断面図である。

【図４】図１の線Ｂ−Ｂ′に沿った断面図である。

【図５】図１に示した液晶表示装置の一つの画素の開口
部分を示した平面図である。

【図６】図２に示した液晶表示装置の一つの画素の開口
部分を示した平面図である。

【図７】付加容量型液晶表示装置の一つの画素を示す平
面図である。

【図８】蓄積容量型液晶表示装置の一つの画素を示す平
面図である。

【符号の説明】

１０，１０ａデータ電極１２，１２ａゲート電極１４，１４ａ薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）１６，１６ａ画素電極１８，１８ａ補助電極２０下側ガラス基板２２絶縁膜２６保護層２８，３４配向膜３０液晶層３２上側ガラス基板３６対向電極３８ブラックマトリックス４０カラーフィルター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜トランジスタを形成した透明基板上
に静電容量を追加するための補助電極を形成した液晶表
示装置において、前記補助電極を画素電極の外周に沿って枠形に形成した
ことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】薄膜トランジスタを形成した透明基板上
に静電容量を増加するための補助電極を形成するととも
に、対向電極の表面にブラックマトリックスを形成した
液晶表示装置において、前記補助電極を前記ブラックマトリックスの１つの穴の
周囲に沿った枠形に形成したことを特徴とする薄膜トラ
ンジスタ。
【請求項３】前記補助電極を前記薄膜トランジスタの
ゲート電極と同じ材料によって形成したことを特徴とす
る請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】前記補助電極は付加容量又は蓄積容量を
得るものであることを特徴とする請求項１、２、又は３
記載の液晶表示装置。