JP2001013517A

JP2001013517A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2001013517A
Application number: JP18713499A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yanagawa; 和彦柳川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-07-01
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2001-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】たとえドレイン信号線が断線されて形成され
ても、そのドレイン信号線の機能を全く損なうことなく
使用する。【解決手段】並設された各画素のそれぞれに映像信号
を供給するドレイン信号線と、このドレイン信号線の断
線を予防する断線予防配線とを備え、この断線予防配線
は、該ドレイン信号線の断線個所の各端に映像信号を供
給できるように互いに接続されている。

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係
り、たとえばアクティブ・マトリックス型と称される液
晶表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の液晶表示装置は、液晶を介して
互いに対向配置される透明基板のうち一方の透明基板に
液晶側の面に、ｘ方向に延在しｙ方向に並設されるゲー
ト信号線とこのゲート信号線に絶縁されｙ方向に延在し
ｘ方向に並設されるドレイン信号線とが形成されてい
る。

【０００３】そして、これら各信号線に囲まれた領域を
画素領域として、それぞれの画素領域には、ゲート信号
線からの走査信号の供給によって駆動される薄膜トラン
ジスタと、この薄膜トランジスタを介してドレイン信号
線からの映像信号が供給される画素電極が形成されてい
る。

【０００４】この画素電極は、各画素領域において、液
晶の光透過率を制御する電界を発生させるための一方の
電極であり、他方の電極は、対向する側の透明基板側に
形成される場合（いわゆる縦電界方式）、あるいは該画
素電極が形成されている透明基板側に該画素電極と隣接
して形成される場合（いわゆる横電界方式）がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような構成からな
る液晶表示装置は、近年の大型化とともに高精細化が進
むにしたがって、特に、ドレイン信号線が細く形成さ
れ、これによって、その形成の際に断線が生じ易くなっ
ていることが指摘されている。

【０００６】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、たとえドレイン信号線が
断線されて形成されても、そのドレイン信号線を機能を
全く損なうことなく使用できる液晶表示装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【０００８】すなわち、本発明による液晶表示装置の基
本的な構成は、並設された各画素のそれぞれに映像信号
を供給するドレイン信号線と、このドレイン信号線の断
線を予防する断線予防配線とを備え、この断線予防配線
は、該ドレイン信号線の断線個所の各端にまで映像信号
を供給できるように互いに接続されていることを特徴と
するものである。

【０００９】このように構成した液晶表示装置は、たと
えドイレン信号線に断線が生じて形成されたとしても、
断線予防配線を通して該ドレイン信号線の断線個所の各
端にまで映像信号を供給できるようになる。

【００１０】このため、各画素には断線されたドレイン
信号線を介して各画素に映像信号線を供給できる構成と
することができるようになる。

【００１１】そして、該断線予防配線を他の信号線等と
同時に形成することによって、製造工数の増大を回避し
て上記目的を達成することもできるようになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による液晶表示装置
の実施例を図面を用いて説明する。

【００１３】《実施例１》図２は、本発明による液晶表
示装置のマトリックス配置された各画素領域のうちの一
つの画素領域の構成を示す図で、液晶を介して互いに対
向配置される各透明基板のうちの一方の透明基板の液晶
側の面を示した平面図である。このため、図に示した画
素領域の左右上下の各画素領域も同図に示した構成と全
く同様になっている。

【００１４】また、図３は図２のIII−III線における断
面図を、図４は図２のVI−VI線における断面図である。

【００１５】各図において、透明基板１の表面に、ま
ず、ｘ方向に延在されるゲート信号線２が形成されてい
る。これらゲート信号線２はたとえばクロム（Ｃｒ）等
の材料から構成されている。

【００１６】ゲート信号線２は、後述するドレイン信号
線３（ｙ方向に延在される）とともに、矩形状の領域を
囲むようにして形成され、該領域は一つの画素領域を構
成するようになっている。

【００１７】そして、このようにゲート信号線２が形成
された透明基板１の表面にはその全域にわたってたとえ
ばＳｉＮからなる絶縁膜５（図３、４参照）が形成され
ている。

【００１８】この絶縁膜５は、後述のドレイン信号線３
のゲート信号線２に対する層間絶縁膜としての機能、後
述の薄膜トランジスタＴＦＴの形成領域においてそのゲ
ート絶縁膜としての機能、および、後述の付加容量Ｃａ
ｄｄの形成領域においてその誘電体膜としての機能を有
するものとなっている。

【００１９】薄膜トランジスタＴＦＴは、画素領域の図
中左下のゲート信号線２に重畳されて形成され、その領
域における絶縁膜５上にはたとえばａ−Ｓｉからなる半
導体層６が形成されている。

【００２０】この半導体層６の表面にドイレン電極３Ａ
およびソース電極７Ａが形成されることにより、ゲート
信号線２の一部をゲート電極とし、絶縁膜５の一部をゲ
ート絶縁膜とする逆スタガ構造のＭＩＳ型トランジスタ
が形成されるようになるが、該ドイレン電極３Ａおよび
ソース電極７Ａはそれぞれ後述のドレイン信号線３と同
時に形成されるようになっている（したがって材料が同
じ）。

【００２１】そして、ドレイン信号線３はたとえばクロ
ム（Ｃｒ）によって形成され、このドイレン信号線３は
ｙ方向に延在されて形成されている。

【００２２】このドレイン信号線３には、その一部が薄
膜トランジスタＴＦＴの形成領域における半導体層６の
表面にまで延在されて該薄膜トランジスタＴＦＴのドレ
イン電極３Ａが形成されている。

【００２３】また、該ドイレン信号線３の形成と同時に
該ドイレン電極３Ａと対向して配置される薄膜トランジ
スタＴＦＴのソース電極７Ａが形成されている。

【００２４】ここで、ドレイン電極３Ａおよびソース電
極７Ａのそれぞれの半導体層６との界面にはたとえばｎ
型不純物がドーピングされたコンタクト層６Ａが形成さ
れている（図３参照）。

【００２５】このコンタクト層６Ａは、たとえば、半導
体層６の形成時にその表面にｎ型不純物を所定の深さに
ドーピングし、前記ドレイン電極３Ａおよびソース電極
７Ａを形成した後に、該ドレイン電極３Ａおよびソース
電極７Ａをマスクとし、このマスクから露呈されている
半導体層６上のｎ型不純物層をエッチングすることによ
って形成される。

【００２６】そして、ソース電極７Ａはゲート信号線２
の長手方向に直交するようにして画素領域側へ延在し、
その延在部７Ｂは後述の画素電極９とのコンタクトをと
るための部分となっている。

【００２７】さらに、このように加工された透明基板１
の全域にはたとえばＳｉＮからなる保護膜８（図３、４
参照）が形成され、この保護膜８の前記ソース電極７Ａ
の延在部７Ｂの中心部上にはコンタクト孔８Ａが形成さ
れている。

【００２８】さらに、保護膜８の上面には、各画素領域
を充分に被うようにして、たとえばＩＴＯ（Indium-Tin
-Oxide）からなる透明の画素電極９が形成されている。
この場合、画素電極９は、その形成時に前記コンタクト
孔８Ａを通してソース電極７Ａの延在部７Ｂとの接続が
図れるようになっている。

【００２９】そして、画素電極９のうち、この画素電極
９に映像信号を供給する薄膜トラシンジスタＴＦＴ下の
ゲート信号線２と隣接する他のゲート信号線２の一部に
重畳するようにして延在され、この重畳部に容量素子Ｃ
ａｄｄが構成されるようになっている。

【００３０】この容量素子Ｃａｄｄは前記ゲート信号線
２と画素電極９の間の絶縁膜５および保護膜８を誘電体
膜とするもので、薄膜トランジスタＴＦＴがオフした際
に、画素電極９に比較的長く映像信号を蓄積させる等の
機能を有するものとなっている。

【００３１】そして、該画素電極９の形成と同時に形成
される断線予防配線層１０（画素電極９と同一の材料）
がドレイン信号線３に重畳されて形成されている。

【００３２】この断線予防配線層１０は、図２に示すよ
うに、その中心軸がドイレン信号線３の中心軸と一致づ
けられて形成され、図２に示すように、ドレイン信号線
３よりも幅を細くして形成してもよいが、少なくとも隣
接する画素電極９との間に充分な絶縁が図れる程度に太
く形成してもよい。

【００３３】この断線予防配線層１０は、ドレイン信号
線３の微細化にともないその形成の際に断線が生じ易い
という事情に基づき、たとえ該ドレイン信号線３が断線
したとしても、該断線予防配線層１０を介して該ドレイ
ン信号線の信号供給側に対して反対側の断線されたドレ
イン信号線３に映像信号を供給させるようにしたもので
ある。

【００３４】すなわち、この断線予防配線層１０は、ド
レイン信号線３の分岐回路としての機能を備え、該ドレ
イン信号線３に断線が生じた際にも、この分岐回路を介
して該ドレイン信号線３に映像信号が供給できるように
なっている。

【００３５】また、換言すれば、断線予防配線層１０
は、断線が生じたドレイン信号線３に対してその断線に
よる不都合を解消する補助ドレイン信号線としてみるこ
ともできる。

【００３６】さらに、換言すれば、従来から備えられて
いるドレイン信号線３を第１ドレイン信号線（あるいは
第２ドレイン信号線）としてみた場合に、該断線予防配
線層１０は第２ドレイン信号線（あるいは第１ドレイン
信号線）として見ることもでき、一方の信号線の断線に
よる弊害を他方の信号線によって補完できるようになっ
ている。

【００３７】図１は、図２に示した画素領域の集合から
なる表示領域を走行するドレイン信号線３に沿った断面
図を示し、そのドレイン信号線３の両端のそれぞれは、
該表示領域の外側において保護膜８に形成されたコンタ
クト孔８Ｂを通して断線予防配線層１０に接続されるよ
うになっている。

【００３８】この場合、表示領域の外側にはこの表示領
域を囲んで、対向する透明基板との固着を図るとともに
液晶を封入させるシール材（図示せず）が形成される
が、ドレイン信号線３と断線予防配線層１０との接続部
は、該シール材の内側あるいは外側のいずれであっても
よい。

【００３９】いずれにしても、ドレイン信号線３と断線
予防配線層１０との接続部を表示領域の外側に設けるこ
とにより、たとえ該ドレイン信号線３に予期しない断線
が生じても、該表示領域内の画素領域のそれぞれに映像
信号を供給することができるようになる。

【００４０】ここで、保護膜８に形成するコンタクト孔
８Ｂは、画素電極９の薄膜トランジスタＴＦＴのソース
電極７Ａとの接続を図るコンタクト孔８Ａと同時に形成
するようにすれば、製造工程の増大を回避することがで
きるようになる。

【００４１】また、図１に示すように、断線予防配線層
１０を透明基板１の周辺にまで延在させ、その延在部を
ドレイン信号線３に映像信号を供給するための端子部と
すれば、この端子部は画素電極９と同じ材料であるＩＴ
Ｏで形成されることからいわゆる電食の憂いのない端子
部を構成できる効果を有する。

【００４２】そして、このように画素電極９が形成され
た透明基板１の表面の全域には、液晶と当接する配向膜
（図示せず）が形成され、この配向膜１１によって該液
晶の初期配向方向が決定されるようになっている。

【００４３】なお、このように構成された透明基板１は
通常ＴＦＴ基板と称され、このＴＦＴ基板と液晶を介し
てフィルタ基板が対向配置されるようになっている。

【００４４】すなわち、フィルタ基板は、透明基板の液
晶側の面に、ゲート信号線２およびドレイン電極３等を
遮蔽して各画素領域を画するブラックマトリックスが形
成され、このブラックマトリックスの開口部には所定の
色のカラーフィルタが形成されている。

【００４５】そして、該ブラックマトリックスおよびカ
ラーフィルタをも被って平坦膜が形成され、この平坦膜
の面の全域に、各画素領域に共通な共通電極（対向電
極）がたとえばＩＴＯによって形成されている。

【００４６】そして、この共通電極の面の全域に液晶と
当接する配向膜が形成されている。

【００４７】《実施例２》図５は、本発明による液晶表
示装置の他の実施例を示す構成図で、図１と対応した図
となっている。

【００４８】図１と異なる部分は、まず、各画素領域に
それぞれ別個に断線予防配線１０が形成され、この断線
予防配線１０はたとえばゲート信号線２と同時に形成さ
れるようになっている（したがってゲート信号線２と同
一材料で同層）。

【００４９】この場合、断線予防配線１０は、ドレイン
信号線３の一部として構成されることから、ゲート信号
線２と分離した状態で形成しなければならなくなる。

【００５０】そして、絶縁膜５を介して形成されるドレ
イン信号線３は前記断線予防配線１０と重ねて配置され
るとともに、各画素領域において、前記断線予防配線１
０はその両端のそれぞれが前記絶縁膜５に形成されたコ
ンタクト孔を通して該ドレイン信号線３に接続されるよ
うになっている。

【００５１】そして、ドレイン信号線３は透明基板１の
周辺まで延在され、この延在部において保護膜８に形成
されたコンタクト孔８Ｃを通してＩＴＯからなる端子部
１１に接続されるようになっている。この端子部１１は
画素電極９の形成と同時に形成されるようになってい
る。

【００５２】《実施例３》上述した各実施例は、そのい
ずれにおいても画素電極９が保護膜８の上層であって配
向膜の下層に設けられたものであるが、たとえば図６
（ａ）に示すように、透明基板１上に設けられていても
よい。この場合、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート絶縁
膜を兼ねる絶縁膜５の上面にドレイン信号線３が形成さ
れ、保護膜８を介して断線予防配線１０が形成される構
成となる。

【００５３】また、図３に示した実施例は、断線予防配
線１０は画素電極９と同時に形成したもの（したがっ
て、材料が同一）であるが、これらは別の材料の導電体
層から構成されていてもよいことはもちろんである。

【００５４】たとえば、図６（ｂ）に示すように、薄膜
トランジスタＴＦＴのゲート絶縁膜を兼ねる絶縁膜５の
上面にドレイン信号線３が、保護膜８を介して断線予防
配線１０が形成され、さらに新たな層間絶縁膜を介して
画素電極９を形成するようにしてもよい。

【００５５】《実施例４》図７は本発明による液晶表示
装置の他の実施例を示す平面図であり、図２と対応した
図となっている。

【００５６】同図は、いわゆる横電界方式と称される液
晶表示装置であって、図２の場合に示した対向電極がＴ
ＦＴ基板側に形成され、画素電極２０と該対向電極３０
とをほぼ同一面内で互いに対向させる構成となってい
る。

【００５７】画素電極２０と対向電極３０との間には透
明基板１と平行な成分をもつ電界が形成され、この電界
が印加された液晶によって画素電極２０と対向電極３０
との間の領域を透過する光の透過率を制御するようにな
っている。

【００５８】画素電極２０と対向電極３０との間の領域
を大きくし、しかも、画素電極２０と対向電極３０との
間に充分な電界が発生できるように、画素電極２０と対
向電極３０はそのいずれもが櫛歯状のパターンとして形
成され、かつ、それらが互いに噛み合うように配置され
ている。

【００５９】すなわち、ゲート信号線２に平行に対向電
圧信号線３０Ａが画素領域のほぼ中央に形成されてい
る。

【００６０】この対向電圧信号線３０Ａは、たとえばゲ
ート信号線２と同時に形成され（したがって、同一の材
料）、その両側にそれぞれ３個のｙ方向に延在する対向
電極３０が一体的に形成されている。

【００６１】そして、薄膜トランジスタＴＦＴのゲート
絶縁膜を兼ねる絶縁膜５を介して画素電極２０が各対向
電極３０の間に形成されている。この画素電極２０は薄
膜トランジスタＴＦＴのソース電極７Ａと接続されるも
ので、ドレイン信号線３と同時に形成されるようになっ
ている（したがって、同一の材料）。

【００６２】ドイレン信号線３における従来の不都合
は、この横電界方式の液晶表示装置においても全く同じ
事情から、該ドレイン信号線３には保護膜８を介して断
線予防配線１０が重畳されて構成されている。

【００６３】ドレイン信号線３と断線予防配線１０は、
図１に示した態様で接続されるようになっている。

【００６４】また、他の実施例として、ドレイン信号線
３と断線予防配線層１０は図５に示すように構成しても
よいことはもちろんである。

【００６５】なお、横電界方式の液晶表示装置は、上述
したように透明基板１の各画素領域において、画素電極
２０と対向電極３０とを離間させて対向配置させ、これ
ら各電極との間において該透明基板１とほぼ平行の電界
成分によって液晶の光透過率を制御するものとして説明
したものである。

【００６６】しかし、画素電極２０と対向電極３０とを
層を異ならしめて配置させ、平面的に観てそれらを離間
することなく形成しても（この場合、光を透過させる必
要があるから各電極の少なくとも一方は透明電極とな
る）横電界方式として同様の機能を有する。したがっ
て、このような液晶表示装置にも適用できることはいう
までもない。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明による液晶表示装置によれば、たとえドレイン信
号線が断線されて形成されても、そのドレイン信号線の
機能を全く損なうことなく使用できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置のいわゆるＴＦＴ基
板の一実施例を示す構成図で、ドレイン信号線に沿った
断面を示す図である。

【図２】本発明による液晶表示装置のいわゆるＴＦＴ基
板側の画素領域の一実施例を示す平面図である。

【図３】図２のIII−III線における断面図である。

【図４】図２のIV−IV線における断面図である。

【図５】本発明による液晶表示装置のいわゆるＴＦＴ基
板の他の実施例を示す構成図で、ドレイン信号線に沿っ
た断面を示す図である。

【図６】本発明による液晶表示装置の他の実施例を示す
説明図である。

【図７】本発明による液晶表示装置のいわゆるＴＦＴ基
板側の画素領域の他の実施例を示す平面図である。

【符号の説明】

１……透明基板、２……ゲート信号線、３……ドレイン
信号線、５……絶縁膜、８……保護膜、１０……断線予
防配線層。

フロントページの続きＦターム(参考） 2H092 GA14 JA26 JA29 JA38 JA42 JA44 JB13 JB23 JB32 JB33 JB38 JB51 JB57 JB63 JB69 JB71 KA05 KA07 KA12 KA16 KA18 MA05 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA22 MA27 MA35 MA37 MA41 MA46 NA25 NA27 NA29 PA06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の画素内のそれぞれの画素電極にス
イッチング素子を介して映像信号を供給するドレイン信
号線と、このドレイン信号線に沿って形成された分岐回
路とを備え、前記ドレイン信号線は、それに断線が生じた際にも、該
分岐回路を介して映像信号が供給されるように構成され
ていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】並設された各画素のそれぞれに映像信号
を供給するドレイン信号線と、このドレイン信号線の断
線を予防する断線予防配線とを備え、この断線予防配線は、該ドレイン信号線の断線個所の各
端に映像信号を供給できるように互いに接続されている
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項３】並設された各画素のそれぞれに映像信号
を供給する第１ドレイン信号線と、この第１ドレイン信
号線と絶縁膜を介して配置される第２ドレイン信号線と
を備え、該第１ドレイン信号線と第２ドレイン信号線は、少なく
とも２個所で接続されていることを特徴とする液晶表示
装置。
【請求項４】第１ドレイン信号線と第２ドレイン信号
線との少なくとも２個所の接続は、該第１ドレイン信号
線から映像信号線を供給する各画素を間にした部分でそ
れぞれなされていることを特徴とする請求項３に記載の
液晶表示装置。
【請求項５】第２ドレイン信号線は各画素毎に分離さ
れて形成され、それぞれの第２ドレイン信号線の各端部
にて第１ドイレン信号線と接続されていることを特徴と
する請求項３に記載の液晶表示装置。
【請求項６】第２ドレイン信号線はその第２ドイレン
信号線と同材料で形成される他の信号線との接続を回避
するために分離されて形成されていることを特徴とする
請求項５に記載の液晶表示装置。
【請求項７】並設される複数の画素と、これら各画素
と隣接して配置されたスイッチング素子を介して該各画
素の画素電極に映像信号を供給するドレイン信号線と、前記各画素毎に前記ドレイン信号線と絶縁膜を介して重
ねて配置される導電膜とを備え、これら各導電膜はその両端において前記ドレイン信号線
と接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項８】各導電膜のドレイン信号線に対する接続
は前記絶縁膜に形成されたスルホールを通してなされて
いることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
【請求項９】ドレイン信号線と、このドレイン信号線
からの映像信号線をスイッチング素子を通して選択的に
供給する画素電極と、前記ドレイン信号線と交差して配置され前記スイッチン
グ素子を駆動させるゲート信号線と、このゲート信号線と同一の材料で該ゲート信号線とは分
離されて構成され、かつ前記ドレイン信号線と絶縁膜を
介して重ねられて形成されている補助ドレイン信号線
と、を備え、この補助ドイレン信号線は、その端部においてそれぞれ
前記ドレイン信号線と接続されていることを特徴とする
液晶表示装置。
【請求項１０】ドレイン信号線に対する補助ドレイン
信号線の接続は前記絶縁膜に形成されたスルホールを通
してなされていることを特徴とする請求項９に記載の液
晶表示装置。
【請求項１１】液晶を介して互いに対向配置される透
明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面に、一方向に
延在されて並設されるゲート信号線と、このゲート信号
線と絶縁され交差して並設されるドレイン信号線と、これら各信号線に囲まれた領域に、ゲート信号線からの
走査信号の供給によって駆動されるスイッチング素子
と、このスイッチング素子を介してドレイン信号線から
の映像信号が供給される画素電極と、前記各ドレイン信号線と絶縁膜を介して重畳される断線
予防配線と、を備え、該断線予防配線は、少なくとも２個所で前記絶縁膜を介
して配置されるドレイン信号線と接続されていることを
特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】断線予防配線のドイレン信号線に対す
る少なくとも２個所の接続は、各信号線に囲まれた領域
の集合領域を間にした部分でそれぞれなされていること
を特徴とする請求項１１に記載の液晶表示装置。
【請求項１３】液晶を介して互いに対向配置される透
明基板のうち一方の透明基板の液晶側の面であって、隣
接されて配置されるゲート信号線と隣接して配置される
ドレイン信号線とで囲まれる領域に、ゲート信号線からの走査信号の供給によって駆動される
スイッチング素子と、このスイッチング素子を介してド
レイン信号線からの映像信号が供給される画素電極とが
備えられ、前記各ドレイン信号線と絶縁膜を介して重畳される断線
予防配線が形成され、この断線予防配線は、ドレイン信号線の信号供給端子と
同一の材料で構成されているとともに、少なくとも２個
所で前記絶縁膜を介して配置されるドレイン信号線と接
続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１４】ドレイン信号線の信号供給端子は耐腐
食性の導電材料からなっていることを特徴とする請求項
１３に記載の液晶表示装置。
【請求項１５】耐腐食性の導電材料はＩＴＯであるこ
とを特徴とする請求項１４に記載の液晶表示装置。
【請求項１６】画素電極は透明電極からなり、この電
極との間に電界を発生せしめる他の電極は、他方の透明
基板の液晶側に設けられた透明電極であることを特徴と
する請求項１、７、９、１１、１３のうちいずれかに記
載の液晶表示装置。
【請求項１７】一方の透明基板の液晶側の面には画素
電極と一対をなす対向電極が形成され、これら各電極の
間に発生する該透明基板と平行な電界成分によって液晶
の光透過率を制御することを特徴とする請求項１、７、
９、１１、１３のうちいずれかに記載の液晶表示装置。