JP2001066636A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2001066636A
JP2001066636A JP24474699A JP24474699A JP2001066636A JP 2001066636 A JP2001066636 A JP 2001066636A JP 24474699 A JP24474699 A JP 24474699A JP 24474699 A JP24474699 A JP 24474699A JP 2001066636 A JP2001066636 A JP 2001066636A
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JP
Japan
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electrode
liquid crystal
thin film
channel regions
light
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JP24474699A
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English (en)
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Yoshinori Aono
義則 青野
Hideo Sato
秀夫 佐藤
Hiroshi Kageyama
景山  寛
Yoshiaki Mikami
佳朗 三上
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動側
基板上に形成されるスイッチング用薄膜トランジスタの
チャネル領域への光照射を低減しオフ電流を減少させ安
定した明るさを持つディスプレイを提供する。 【解決手段】信号線と走査線の交点付近に画素用薄膜ト
ランジスタと保持容量と透明な画素電極を設ける。薄膜
トランジスタの複数のチャネル領域のうち、画素電極に
接続されるチャネル領域を覆う遮光部材を設ける。

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、特に薄膜トランジスタをスイッチング素子として用
いたアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動基板上
に形成された薄膜トランジスタの遮光方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のアクティブマトリクス液晶ディス
プレイ表示装置における薄膜トランジスタの遮光方式に
関しては特開平7−333655号に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】透過型液晶表示装置で
は一般に1対の透明絶縁基板の裏面側から光源を照射し
ている。光源からの入射光の大部分は、駆動側基板上に
形成された透明画素電極を通過するが、入射光の残りの
部分はスイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin
Film Transistor、以下TFT)と略する領域を照射す
る。TFTは照射によりその特性が変動する。これを防
ぐためにブラックマスク等の低反射部材をたとえば対向
基板側の、TFTの対向領域に設けて直接光を遮光して
いる。しかしながら、斜めに入射した光や、対向基板と
駆動基板との間で反射を繰り返した光は十分に遮光でき
ない。そこで、駆動基板側のTFTのチャネル領域上に
も遮光部材を設ける構成としている。しかし、遮光部材
が信号線の一部を兼ねているため、信号線とゲート電極
との間に寄生容量が生じる。この寄生容量は信号線の負
荷を増大させるため、画素電極への信号書き込みに影響
を与える。そこで本発明の目的は、光照射によるTFT
特性の変動を抑え良好な表示品質を実現できる液晶表示
装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶表示装置に
よれば、絶縁基板上に形成された走査線と、前記走査線
と交差して形成された信号線と、前記走査線と信号線の
交点付近に形成されたTFTと、前記TFTに接続され
た画素電極とが複数個設けられてなる駆動基板と、対向
電極とブラックマスク層を有する対向基板と、前記駆動
基板と対向基板とで所定の間隙を介して狭持される液晶
材料からなる液晶表示装置において、少なくとも2つ以
上の複数のチャネル領域を直列配置したTFTを設け
る。TFTの構成は、その一端側に位置するドレイン電
極とその他端側に位置し画素電極に接続されるソース電
極と、前記複数のチャネル領域にそれぞれ対応して重な
るゲート電極を有する。前記対向基板上に形成されたブ
ラックマスクとは別に、前記複数のチャネル領域のうち
画素電極側のチャネル領域を被覆する遮光部材を設け
る。
【0005】具体的には、TFTは複数のチャネル領域
を有し、画素電極に接続されるソース電極に最も近い側
のチャネル領域を遮光する。遮光部材には対向基板側に
形成したブラックマスク部材と同一であることが望まし
いが、駆動基板に形成した信号線または画素電極と同一
の部材を用いてもよく、信号線または画素電極形成工程
時に同時に形成することができる。また遮光部材の形状
はチャネル領域を完全に被覆することが望ましいが、チ
ャネル領域の片側一方を被覆しても良い。本発明によれ
ば、TFTのチャネル領域上に遮光部材を設けることに
より、対向基板に設けたブラックマスクにさえぎられず
に駆動基板側に進入した光を遮ることができる。従って
光照射によるTFT特性の変動を防止することができる
ため、表示品質に影響を与えない。また、複数のチャネ
ル領域のうち、画素電極側にもっとも近い方のチャネル
領域に遮光部材を設けることによって信号線に生じる寄
生容量を減らすことが可能となる。その結果信号線の負
荷が小さくなるため所定の期間内に画素電極へ画像情報
を書き込むことができる。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
を用いて説明する。図8は本発明となるアクティブマト
リクス液晶表示装置の表示部のブロック図である。駆動
側基板上に形成した表示部101には、走査線4がm
本、信号線8aがn本づつ互いに交差して形成されてお
り、表示部101以外の領域に設けている走査線選択回
路および信号線駆動回路にそれぞれ接続している。走査
線4と信号線8aの交点には画素部102が垂直方向に
m列、水平方向にn列のマトリクス状に配置している。
画素部102は、画像表示に用いる透明な画素電極1
3、表示データを保持する保持容量15、画素駆動TF
T100および保持容量線5で構成される。なお、TF
T100は電界制御型のMOS(Metal Oxide Semicond
uctor)トランジスタである。また保持容量線5は走査
線4と平行に配置し、保持容量駆動回路に接続してい
る。所定の間隙中に液晶材料を介して駆動側基板と対向
する対向基板には、対向電極17が形成され対向電極駆
動回路により駆動される。次に実施例として画素部10
2の断面図を図2に示し、本発明の特徴である遮光パタ
ンについて詳細に説明する。遮光パタン9はTFT10
0のチャネル領域14b上に形成されている。
【0007】ここで駆動基板上にTFT100、走査線
4、信号線8a、画素電極13等の作製プロセスについ
て述べる。初めにガラス基板1上にLPCVD法により
シリコン膜を形成し、500〜600度、20〜100
時間程度の熱アニールにより多結晶化させ、その後パタ
ーニングすることにより島状の半導体層2を形成する。
この半導体層2は保持容量15の下部電極を兼ねる。
次にゲート絶縁膜3として二酸化シリコン膜を形成し、
さらにアルミニウム、チタニウム、タングステン、シリ
コン、銅などの低抵抗金属を形成した後にドライエッチ
ング法によりゲート電極4a,4b,4cおよび保持容
量15の上部電極5aを形成する。このとき、半導体層
2にゲート電極4a,4bが重なる領域が形成されてチ
ャネル領域14a,14bとなる。また走査線4、およ
び保持容量線5も同時に形成する。次にイオン打ち込み
法によりリンなどのドーパントを半導体層2に打ち込
み、続いて熱処理により活性化させて、比較的抵抗の低
いn型のシリコンに変化させる。このとき半導体層2に
は、ドレイン領域7aおよびソース領域7bが形成され
る。 次に層間保護膜6として二酸化シリコン膜を形成
した後に、第1コンタクトホール20を形成し、アルミ
ニウム、チタニウム、タングステン、銅などの金属膜を
形成した後にドライエッチング法により加工して信号線
8aを形成する。ここで信号線8aの一部をドレイン領
域7aと接続してドレイン電極を形成する。一方ソース
領域側7bには保持容量上部電極5aをほぼ覆うように
金属膜を形成してソース電極8bを形成する。さらに、
本発明の実施例となる遮光電極9を、半導体層2とゲー
ト電極4bで形成されるチャネル領域14bの上部に設
ける。次に層間保護膜10、層間絶縁膜11を形成し、
スルーホール形成、水素化処理を行ない平坦化膜12を
塗布する。次にITO(Indium Tin Oxide)により画素電
極13を形成して駆動側基板が完成する。対向基板の裏
面側から光源を当てた場合、光は対向基板に設けたブラ
ックマスクの開口部分より液晶部材16で満たされた間
隙を進入し、画素電極を通過して外部へ進む。しかし駆
動基板内で反射を繰り返した光は遮光電極9で遮られて
チャネル領域14bには到達しない。ここで遮光電極9
は対向基板に形成するブラックマスク層と同部材である
必要はなく他の部材を用いてもよい。たとえばソース電
極8bと同部材であれば同時に形成することができる。
図2は本発明となる液晶表示装置の画素部102の平面
パターン図である。信号線8aと走査線4の交点付近に
TFT100を設けている。遮光電極9はソース電極8
b側のチャネル領域4bを被覆している。また画素電極
13はTFT100からできる限り離して形成した。本
実施例によれば駆動基板に対して斜めに入射した光でも
遮光電極9で遮られることになる。次に、図3に遮光電
極9の形状について他の実施例を示す。遮光電極9は先
の実施例に示した遮光電極に切り欠き部を有し、ゲート
電極4bの周囲を取り囲む形状としている。 図4に遮
光対策がなされていないTFT100部の平面パターン
を示す。図5はTFTの断面構造の概略を表したもので
ある。図4でチャネル領域である半導体層2をゲート電
極4bの端部の幅方向Wにそって斜めの入射光aが到達
すると半導体層2内部に光励起によるキャリアが発生
し、TFT100がオフの状態にあってもドレイン電極
とソース電極間に微少電流が生じる。電流の向きは画素
電極13側の電位が信号線8a側の電位よりも高い場合、
画素電極13から信号線8a側に電流が流れる。一方ゲ
ート電極4b表面に到達する入射光bはゲート電極4b
自信が遮光電極となるため光励起によるキャリアは発生
しない。したがって遮光電極9はゲート電極4bの端部
を取り囲むように切り欠きがあった形状でもよい。図6
は本発明の別の特徴を示す実施例である。半導体層2は
走査線4を第1番目のゲート電極4aと、ゲート電極4
bによる2つのチャネル領域を有する。 図7はゲート
電極をさらに増やしたTFT100の平面パターンであ
る。ゲート電極4cは他のゲート電極4a、4bと同様
に走査線4から半導体層2が形成されている方向へ向か
って形成される。また遮光電極9は他の実施例同様ソー
ス電極8b側のゲート電極4b上に形成される。本実施
例によりゲート電極数を増やすことにより光励起による
キャリアの発生を更に少なくする。
【0008】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜トランジスタのチ
ャネル領域上を覆った遮光電極により斜めに入射した光
でも遮ることができる。また、信号線に寄生する容量が
減少するので負荷が軽くなり、所定の期間内に画素電極
に画像表示信号を正常に書き込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置の画素部の薄膜トランジ
スタ周辺の断面図。
【図2】画素部の平面パターン図。
【図3】本発明の実施例の一つを示す平面パターン図。
【図4】薄膜トランジスタの概略平面図。
【図5】薄膜トランジスタの概略断面図。
【図6】本発明の別の実施例を示す平面図。
【図7】本発明の別の実施例を示す平面図。
【図8】本発明となる液晶表示装置の表示部のブロック
図。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…半導体層、3…ゲート絶縁膜、4
…走査線、4a,4b,4c…ゲート電極、5…、保持
容量線、5a…保持容量電極、6…層間絶縁膜、7a…
ドレイン領域、7b…ソース領域、8a…信号線、8b
…ソース電極、9…遮光電極、10…層間保護膜、11
…層間絶縁膜、12…平坦化膜、13…画素電極、14
a、14b…チャネル領域、15…保持容量、16…液
晶、17…対向電極、20…コンタクトホール、100
…TFT、101…表示部、102…画素部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 景山 寛 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 三上 佳朗 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 2H092 GA29 HA28 JA24 JA34 JA41 JA46 JB22 JB31 JB51 JB67 KB25 MA19 NA01 NA23 NA26 5C094 AA10 AA55 BA03 BA43 CA19 EA03 EA04 EA05 EA07 ED15 5F110 AA02 AA06 BB01 DD02 EE02 EE03 EE04 EE08 FF02 GG02 GG47 HJ13 HJ23 HL02 HL03 HL04 NN03 NN46 NN47 NN72 PP01 PP10 QQ04 QQ19

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の絶縁基板において一方の絶縁基板
    上に形成された複数本の走査線と、前記複数本の走査線
    と交差して形成された複数本の信号線と、前記走査線と
    信号線の交点付近に形成された薄膜トランジスタと前記
    薄膜トランジスタに接続された画素電極とが複数個設け
    られてなる駆動基板と、対向電極とブラックマスク層を
    有する対向基板と、前記駆動基板と対向基板とで所定の
    間隙を介して液晶材料を狭持し、前記薄膜トランジスタ
    を制御して、画素電極と対向電極との間に電圧を加えて
    画像情報を表示する液晶表示装置において、前記薄膜ト
    ランジスタは、少なくとも2つ以上のチャネル領域を有
    し、このチャネル領域は直列配置されており、その一端
    側に位置するドレイン電極とその他端側に位置し画素電
    極に接続されるソース電極と、前記複数のチャネル領域
    にそれぞれ対応して重なるゲート電極を有するマルチゲ
    ート構造であって、前記対向基板上に形成されたブラッ
    クマスクとは別に、前記複数のチャネル領域のうち画素
    電極側のチャネル領域を被覆する遮光パターンを有する
    ことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 前記遮光パタンはチャネル領域の周囲に
    沿って設けられることを特徴とする請求項1記載のアク
    ティブマトリクス液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 一対の絶縁基板において一方の絶縁基板
    上に形成された複数本の走査線と、前記複数本の走査線
    と交差して形成された複数本の信号線と、前記走査線と
    信号線の交点付近に形成された薄膜トランジスタと前記
    薄膜トランジスタに接続された画素電極とが複数個設け
    られてなる駆動基板と、対向電極とブラックマスク層を
    有する対向基板と、前記駆動基板と対向基板とで所定の
    間隙を介して液晶材料を狭持し、前記薄膜トランジスタ
    を制御して、画素電極と対向電極との間に電圧を加えて
    画像情報を表示する液晶表示装置において、前記薄膜ト
    ランジスタは、少なくとも2つ以上のチャネル領域を有
    し、このチャネル領域は直列配置されており、その一端
    側に位置するドレイン電極とその他端側に位置し画素電
    極に接続されるソース電極と、前記複数のチャネル領域
    にそれぞれ対応して重なるゲート電極を有するマルチゲ
    ート構造であって、前記複数のチャネル領域のうち少な
    くとも1つ以上は、前記走査線と交差して成るマルチゲ
    ート構造であって、前記対向基板上に形成されたブラッ
    クマスクとは別に、前記複数のチャネル領域のうち画素
    電極側のチャネル領域を被覆する遮光パターンを有する
    ことを特徴とするアクティブマトリクス液晶表示装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN100419556C (zh) * 2006-09-13 2008-09-17 友达光电股份有限公司 液晶显示面板及其主动元件阵列基板
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