(57)【要約】【課題】薄膜トランジスタを備えた液晶表示素子において、液晶中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタの誤動作を防止する。【解決手段】ゲート電極４に対応する領域における配向膜１４には開口部１５が設けられている。そして、開口部１５が存在する領域においては、窒化シリコン（無機材料）からなるオーバーコート膜１２が露出されて液晶２４と接触することになる。窒化シリコン（無機材料）からなるオーバーコート膜１２は、液晶２４中のイオン性不純物を電気的に引き寄せにくく、また、イオン性不純物が吸着しにくいため、液晶２４中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタ３の誤動作を防止することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内面に、マトリックス状に配置された複数の画素電極、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ、少なくとも前記薄膜トランジスタを覆うオーバーコート膜、該オーバーコート膜上および前記画素電極上に形成された配向膜を有するアクティブ基板と、内面に、対向電極、該対向電極を覆う配向膜を有する対向基板とが、ほぼ方形枠状のシール材を介して貼り合わされ、該シール材の内側における前記両基板の前記配向膜間に液晶が封入された液晶表示素子において、前記薄膜トランジスタの前記対向基板と対向する側に、前記液晶中のイオン性不純物の吸着を防止するためのイオン性不純物吸着防止手段が設けられていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記アクティブ基板の前記配向膜に前記オーバーコート膜を露出させるために設けられた開口部を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、前記オーバーコート膜は無機材料によって形成されていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項４】
請求項２に記載の発明において、前記アクティブ基板の前記配向膜の開口部に対応して、前記対向基板の前記配向膜に開口部が設けられていることを特徴とする液晶表示素子。
【請求項５】
請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記薄膜トランジスタの前記対向基板と対向する側の表面に設けられた柱状絶縁体を有することを特徴とする液晶表示素子。
【請求項６】
請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記オーバーコート膜と該オーバーコート膜を覆う前記配向膜との間に設けられた接地電位のイオン性不純物吸着防止電極を有することを特徴とする液晶表示素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は液晶表示素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアクティブマトリックス型の液晶表示素子には、スイッチング素子として薄膜トランジスタを備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、薄膜トランジスタは、ボトムゲート型で、アクティブ基板上に設けられたゲート電極と、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に設けられた半導体薄膜と、半導体薄膜の上面中央部に設けられたチャネル保護膜と、チャネル保護膜の上面両側およびその両側における半導体薄膜上に設けられた一対のオーミックコンタクト層と、各オーミックコンタクト層上に設けられたソース電極およびドレイン電極とによって構成されている。
【０００３】
そして、ゲート絶縁膜上には画素電極がソース電極に接続されて設けられ、画素電極および薄膜トランジスタ上にはオーバーコート膜および配向膜が設けられている。一方、対向基板のアクティブ基板との対向面には対向電極および配向膜が設けられている。そして、アクティブ基板と対向基板とはほぼ方形枠状のシール材を介して貼り合わされ、シール材の内側における両基板の配向膜間に液晶が封入されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１５１８３４号公報
【０００５】
ところで、上記構成の薄膜トランジスタでは、ゲート電極に正電圧が印加されるとオンとなり、負電圧が印加されるとオフとなる。具体的には、各行に配列された薄膜トランジスタを順次オンとし、ある行に配列された薄膜トランジスタがオンのとき、それ以外の行に配列された薄膜トランジスタはオフとなっている。したがって、薄膜トランジスタがオンの状態となる時間はほんの一瞬であり、大部分の時間はオフの状態にある。すなわち、薄膜トランジスタのゲート電極には大部分の時間負電圧が印加されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の液晶表示素子では、ソース電極とドレイン電極との間におけるゲート電極上にゲート絶縁膜、半導体薄膜（薄膜トランジスタがオフのとき、絶縁体）、チャネル保護膜、オーバーコート膜および配向膜が積層されているが、これらはすべて絶縁体であるため、薄膜トランジスタがオフのとき、負電圧が印加されているゲート電極上のポリイミド（有機材料）からなる配向膜に液晶中のイオン性不純物が電気的に引き寄せられてしまう。液晶中のイオン性不純物としては、シール材等の有機材料によって形成されたものから溶出するイオン性不純物、液晶自体に混入しているイオン性不純物等がある。
【０００７】
そして、負電圧が印加されているゲート電極上の配向膜に電気的に引き寄せられたイオン性不純物は、当該配向膜の表面に吸着して蓄積され、さらには当該配向膜の内部にまで浸透して蓄積され、この蓄積されたイオン性不純物の電荷に起因する電界が薄膜トランジスタの動作に影響を与え、薄膜トランジスタが誤動作することがあるという問題があった。
【０００８】
そこで、この発明は、液晶中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタの誤動作を防止することができる液晶表示素子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】
請求項１に記載の発明は、内面に、マトリックス状に配置された複数の画素電極、これらの画素電極にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ、少なくとも前記薄膜トランジスタを覆うオーバーコート膜、該オーバーコート膜上および前記画素電極上に形成された配向膜を有するアクティブ基板と、内面に、対向電極、該対向電極を覆う配向膜を有する対向基板とが、ほぼ方形枠状のシール材を介して貼り合わされ、該シール材の内側における前記両基板の前記配向膜間に液晶が封入された液晶表示素子において、前記薄膜トランジスタの前記対向基板と対向する側に、前記液晶中のイオン性不純物の吸着を防止するためのイオン性不純物吸着防止手段が設けられていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記アクティブ基板の前記配向膜に前記オーバーコート膜を露出させるために設けられた開口部を有することを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記オーバーコート膜は無機材料によって形成されていることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記アクティブ基板の前記配向膜の開口部に対応して、前記対向基板の前記配向膜に開口部が設けられていることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記薄膜トランジスタの前記対向基板と対向する側の表面に設けられた柱状絶縁体を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記イオン性不純物吸着防止手段は、前記オーバーコート膜と該オーバーコート膜を覆う前記配向膜との間に設けられた接地電位のイオン性不純物吸着防止電極を有することを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、薄膜トランジスタの対向基板と対向する側に、液晶中のイオン性不純物の吸着を防止するためのイオン性不純物吸着防止手段を設けているので、液晶中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタの誤動作を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図を示す。この液晶表示素子は、アクティブマトリックス型であり、ガラス等からなるアクティブ基板１および対向基板２１を備えている。アクティブ基板１の内面側（対向基板２１との対向面側）には、マトリックス状に配置された複数の画素電極２、これらの画素電極２にそれぞれ接続された複数の薄膜トランジスタ３等が設けられている。
【００１１】
すなわち、アクティブ基板１の上面（内面）の所定の箇所にはアルミニウム系金属等からなるゲート電極４が設けられている。ゲート電極４を含むアクティブ基板１の上面には窒化シリコンからなるゲート絶縁膜５が設けられている。ゲート電極４上におけるゲート絶縁膜５の上面の所定の箇所には真性アモルファスシリコンからなる半導体薄膜６が設けられている。半導体薄膜６の上面ほぼ中央部には窒化シリコンからなるチャネル保護膜７が設けられている。
【００１２】
チャネル保護膜７の上面両側およびその両側における半導体薄膜６の上面にはｎ型アモルファスシリコンからなるオーミックコンタクト層８、９が設けられている。一方のオーミックコンタクト層８の上面にはクロム系金属等からなるソース電極１０が設けられている。他方のオーミックコンタクト層９の上面にはクロム系金属等からなるドレイン電極１１が設けられている。
【００１３】
そして、ゲート電極４、ゲート絶縁膜５、半導体薄膜６、チャネル保護膜７、オーミックコンタクト層８、９、ソース電極１０およびドレイン電極１１により、ボトムゲート型の薄膜トランジスタ３が構成されている。
【００１４】
ゲート絶縁膜５の上面の所定の箇所にはＩＴＯからなる画素電極２が設けられている。この場合、画素電極２はソース電極１０および一方のオーミックコンタクト層８に接続されている。薄膜トランジスタ３を含むゲート絶縁膜５の上面には窒化シリコンからなるオーバーコート膜１２が設けられている。この場合、オーバーコート膜１２の画素電極２の大部分と対応する領域には開口部１３が設けられている。
【００１５】
オーバーコート膜１２および画素電極２の上面にはボリイミドからなる配向膜１４が設けられている。この場合、ゲート電極４に対応する領域における配向膜１４には開口部１５が設けられている。ここで、開口部１５は、少なくとも、ソース電極１０とドレイン電極１１との間に対応する領域における配向膜１４に形成されていればよい。
【００１６】
一方、対向基板２１の内面（アクティブ基板１との対向面）にはＩＴＯからなる対向電極２２が設けられ、その内面にはボリイミドからなる配向膜２３が設けられている。そして、アクティブ基板１と対向基板２１とはエポキシ系樹脂からなるほぼ方形枠状のシール材（図示せず）を介して貼り合わされている。また、シール材の内側における両基板１、２１の配向膜１４、２３間には液晶２４が封入されている。
【００１７】
このように、この液晶表示素子では、ゲート電極４に対応する領域における配向膜１４に開口部１５を設けているため、開口部１５が存在する領域においては、窒化シリコン（無機材料）からなるオーバーコート膜１２が露出されて液晶２４と接触することになる。窒化シリコン（無機材料）からなるオーバーコート膜１２は、液晶２４中のイオン性不純物を電気的に引き寄せにくく、また、イオン性不純物が吸着しにくいため、液晶２４中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタ３の誤動作を防止することができる。
【００１８】
（第２実施形態）
図２はこの発明の第２実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図を示す。この液晶表示素子において、図１に示す場合と異なる点は、対向基板２１の内面に設けられた配向膜２３において、アクティブ基板１の内面に設けられた配向膜１４の開口部１５に対応する領域に開口部３１を設けた点である。このようにしても、上記第１実施形態の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００１９】
（第３実施形態）
図３はこの発明の第３実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図を示す。この液晶表示素子において、図１に示す場合と異なる点は、ゲート電極４に対応する領域におけるオーバーコート膜１２の上面に樹脂等からなる柱状絶縁体３２を設けた点である。この場合、柱状絶縁体３２の表面に配向膜１４を設け、この配向膜１４を対向基板２１の配向膜２３に当接させているが、柱状絶縁体３２の表面に配向膜１４を形成せず、柱状絶縁体３２の上面を対向基板２１の配向膜２３に当接させるようにしてもよい。
【００２０】
このようにした場合には、柱状絶縁体３２の存在により、ゲート電極４に対応する領域における両配向膜１４、２３間に液晶２４が存在しないため、液晶２４中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタ３の誤動作を防止することができる。また、柱状絶縁体３２の高さを制御することにより、この柱状絶縁体３２にギャップ制御用のスペーサとしての役目を持たせることもできる。ここで、柱状絶縁体３２は、少なくとも、ソース電極１０とドレイン電極１１との間に対応する領域におけるオーバーコート膜１２の上面に形成されていればよい。
【００２１】
（第４実施形態）
図４はこの発明の第４実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図を示す。この液晶表示素子において、図１に示す場合と異なる点は、アクティブ基板１の内面に設けられた配向膜１４に開口部１５を形成せず、その代わりに、チャネル保護膜７に対応する領域におけるオーバーコート膜１２と配向膜１４との間にアルミニウム系金属等からなる接地電位のイオン性不純物吸着防止電極３３を設けた点である。
【００２２】
このようにした場合には、接地電位のイオン性不純物吸着防止電極３３により、ゲート電極４からの電界がシールドされるため、イオン性不純物吸着防止電極３３上の配向膜１４に液晶２４中のイオン性不純物の吸着や蓄積が発生せず、したがって液晶２４中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタ３の誤動作を防止することができる。ここで、イオン性不純物吸着防止電極３３は、少なくとも、ソース電極１０とドレイン電極１１との間に対応する領域におけるオーバーコート膜１２と配向膜１４との間に形成されていればよい。
【００２３】
（その他の実施形態）
上記各実施形態では、チャネル保護型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタについて説明したが、これに限らず、チャネルエッチ型のアモルファスシリコン薄膜トランジスタやボトムゲート型のポリシリコン薄膜トランジスタ等であってもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、薄膜トランジスタの対向基板と対向する側に、液晶中のイオン性不純物の吸着を防止するためのイオン性不純物吸着防止手段を設けているので、液晶中のイオン性不純物に起因する薄膜トランジスタの誤動作を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図。
【図２】この発明の第２実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図。
【図３】この発明の第３実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図。
【図４】この発明の第４実施形態としての液晶表示素子の要部の断面図。
【符号の説明】
１  アクティブ基板
２  画素電極
３  薄膜トランジスタ
４  ゲート電極
５  ゲート絶縁膜
６  半導体薄膜
７  チャネル保護膜
８、９  オーミックコンタクト層
１０  ソース電極
１１  ドレイン電極
１２  オーバーコート膜
１４  配向膜
１５  開口部
２１  対向基板
２２  対向電極
２３  配向膜
２４  液晶
３１  開口部
３２  柱状絶縁体
３３  イオン性不純物吸着防止用電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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