JP2002031817A

JP2002031817A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2002031817A
Application number: JP2000214259A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yonekura; 広顕米倉; Tatsuya Wakimoto; 竜也脇本; Masaru Shiiba; 賢椎葉
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】液晶表示装置において、アレイ基板の裏面か
ら入射した光がチャンネルを形成する半導体層に直接入
射する量を低減し、ＴＦＴのオフ特性劣化を抑制するこ
と。【解決手段】絶縁性透明基板上に、マトリックス状に
配列された複数の画素電極１０と、ソース配線５と、ゲ
ート配線２と、画素電極に１対１に島状に形成された半
導体層４とを有し、半導体層４が薄膜トランジスタを構
成している液晶表示装置において、半導体層４が、ソー
ス電極５ａ又はドレイン電極９との交差部及びその近傍
を除いて、ゲート配線２ａよりも平面方向に内側にあ
る。半導体層４はアレイ基板の裏面から見てゲート配線
２ａの内側に隠れるため、半導体層４にバックライト光
が入射せず、従来の液晶表示装置と比較して、アレイ基
板側の裏面からの光によるキャリアの増大が抑制され
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、薄膜トランジスタ
を用いたアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶を応用した表示装置は、低電力、軽
量という従来のディスプレイにない特徴をもち、中で
も、画素毎にスイッチング素子をもつ薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴと略す）を用いたアクティブマトリクス方
式の液晶表示装置は、クロストークの少ない鮮明な画像
表示が得られることから、ノートパソコンやカーナビゲ
ーションのディスプレイ等に使用され、さらに近年では
大型ディスプレイモニターとして急速に利用されるよう
になってきた。

【０００３】以下、従来のアクティブマトリックス方式
の液晶表示装置の一例について、図面を用いて説明す
る。図３は、従来のアクティブマトリックス方式の液晶
表示装置におけるアレイ基板の一部分を示す部分拡大平
面図である。図３において、２はゲート配線、４はＴＦ
Ｔのチャンネル、ソース、及びドレイン領域を形成する
アモルファスシリコン半導体層、５はソース信号線、９
はＴＦＴのドレイン電極、１０はＩＴＯ等から成る画素
電極である。ゲート配線２から半導体膜４の下側にゲー
ト電極２ａとなる部分が枝状に突き出ており、また、ソ
ース配線５から半導体膜４の上側にソース電極５ａとな
る部分が枝状に突き出ている。ドレイン電極９と画素電
極１０の間は、パッシベーション膜に開けられたコンタ
クトホール７を介して電気的に接続されている。

【０００４】図４は、図３のＢ−Ｂ’線の位置における
液晶表示装置全体の断面図である。ガラス製のアレイ基
板１の上面に、ゲート配線２、ゲート絶縁膜層３、半導
体層４、パッシベーション膜６、画素電極１０が順次積
層されている。

【０００５】以上のように構成された液晶表示装置につ
いてその動作を説明する。まず、ゲート電極２ａに電圧
が印加され、ＴＦＴのアモルファスシリコン半導体層４
にチャンネルが形成されると、ソース電極５ａからの映
像信号がＴＦＴのチャンネルを通過してドレイン電極９
に流れ込み、画素電極１０に伝えられる。そして、画素
電極１０と対向電極１１との間に映像信号に応じた電界
が生じ、発生した電界に応じて画素電極１０と対向電極
１１の間に注入された液晶の配向が変わる。これによ
り、アレイ基板１の裏面から入射した光の透過率が変化
して、映像信号に応じた画像が表示される。

【０００６】ところで、上記従来の液晶表示装置におい
て、半導体膜４は、図３に示すように、ゲート電極２ａ
のエッジ部を覆うようにゲート電極２ａよりも幅広く形
成されている。これは、ＴＦＴのゲート領域及びドレイ
ン領域を形成するために原理的に必要な構成であるが、
さらに、ゲート電極２ａのエッジ部において、ゲート電
極２ａがソース電極５ａ又はドレイン電極９と電気的に
短絡することを防止するためでもある。ゲート電極２ａ
のエッジ部においては、ゲート絶縁膜３のカバレッジが
悪くなるため、その上に直接ソース電極５ａやドレイン
電極９を形成すると、両者の間が電気的に短絡し易い。
そこで、ゲート電極２ａのエッジ部を半導体膜４で覆う
ことにより、こうした短絡不良の発生を防止している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の液
晶表示装置において、アレイ基板１の裏面から光の照射
を行った場合、図４に示すように、入射光の一部が半導
体膜４に直接入射してしまう。半導体層４に入射した光
は、半導体層４のキャリア濃度を必要以上に増大させる
とともに電気抵抗率を低下させ、ＴＦＴのオフ特性を悪
化させる。ＴＦＴのオフ特性が悪化すると、コントラス
ト等の画像性能を低下させることになる。近年、一層高
輝度な表示装置が求められるなかで、この種の問題は深
刻となってきた。

【０００８】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、アレイ基板の裏面から入射した光がチ
ャンネルを形成する半導体層に直接入射する量を低減
し、ＴＦＴのオフ特性劣化による画像性能の低下を抑制
することのできる液晶表示装置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】上記目的を達成するため
に、本発明に係る液晶表示装置は、絶縁性透明基板上
に、マトリックス状に配列された複数の画素電極と、前
記画素電極の列間に形成されたソース配線と、前記画素
電極の行間に形成されたゲート配線と、前記画素電極に
１対１に島状に形成された半導体層と、前記半導体層と
前記画素電極を接続する接続電極とを有し、前記半導体
層が、前記ソース配線の一部分をソース電極とし、前記
ゲート配線の一部分をゲート電極とし、前記接続電極を
ドレイン電極として薄膜トランジスタを構成している液
晶表示装置であって、前記半導体層が、前記ソース配線
又は前記接続電極との交差部及びその近傍を除いて、前
記ゲート配線よりも平面方向に内側にあることを特徴と
する。

【００１０】これにより、ソース又はドレイン電極との
交差部及びその近傍を除いて、半導体層はゲート配線の
内側に隠れるため、この部分の半導体層にはバックライ
ト光が入射せず、従来の液晶表示装置と比較して、アレ
イ基板側の裏面からの光によるキャリアの増大は抑制さ
れる。したがって、ＴＦＴ特性劣化により引き起こされ
る画像性能の低下を抑制することができる。また、交差
部の近傍では、半導体層はゲート配線よりも外側にあ
り、ゲート配線のエッジは半導体層によって覆われてい
るため、ゲート配線とソース又はドレイン電極の間の短
絡発生は従来同様い防止することができる。

【００１１】また、前記ゲート電極となる一部分が、前
記ゲート配線の配線方向から垂直に突出していることが
好ましい。これにより、ゲート電極となる部分の形状
を、ゲート配線の配線幅に影響を与えることなく自由に
変更することができるため、ゲート電極となる部分の形
状を最適化して半導体層を効果的に遮蔽することができ
る。

【００１２】また、ＴＦＴ１つについてソース電極が２
つ以上形成されている形式のＴＦＴの場合に、本発明の
適用の効果が特に大きい。従来の構造では、ソース電極
が２つ以上形成されている場合に、ソース電極の間の領
域で半導体膜がバックライト光に直接曝されることとな
るが、この領域はチャンネルに近いため、ＴＦＴのオフ
特性への影響が特に大きかった。本発明を適用すれば、
ソース電極の間の領域において、半導体層をゲート電極
によって遮蔽することができるため、ＴＦＴのオフ特性
を良好に維持することができる。

【００１３】また、本発明は、本発明に係る液晶表示装
置を有する画像表示応用機器でもある。本発明に係る液
晶表示装置は、入射光の光量が大きな場合であってもＴ
ＦＴのオフ特性の低下が少なく、高い画質を維持するこ
とができる。したがって、高輝度のバックライト光源と
組み合わせることにより、高輝度かつ高画質の画像表示
応用機器を構成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。尚、図中、図３及び
図４と同一の符号を付した部材は、同一又は対応する部
材を表す。図１は本発明に係る液晶表示装置におけるア
レイ基板の一部分を示す部分拡大平面図である。図１に
示すアレイ基板において、ＴＦＴは、ゲート配線４とソ
ース信号線５の交差部に隣接して形成されており、ゲー
ト配線５から枝状に突出した突出部（＝ゲート電極部分
２ａ）をゲート電極とし、ソース配線５から枝状に突出
した突出部（＝ソース電極部分５ａ）をソース電極と
し、画素電極１０と接続した接続電極９をドレイン電極
として構成されている。

【００１５】本実施の形態において、ゲート電極部分２
ａはゲート配線２から垂直に突き出しており、ゲート電
極部分２ａに直交して、ソース電極部分５ａ及び接続電
極９が形成されている。また、ソース電極部分５ａは、
１つのＴＦＴについて２つ形成されており、これら２つ
のソース電極部分５ａの間に、ドレインである接続電極
９が配置されている。

【００１６】図１に示すように、半導体層４は、ソース
電極部分５ａ又はドレイン電極９との交差部及びその近
傍を除いて、ゲート電極部分２ａよりも平面方向に内側
に形成されている。即ち、半導体層４がソース又はドレ
イン電極と重なった領域及びその近傍の領域を除いて、
半導体層４のパターンエッジがゲート電極部分５ａのパ
ターンエッジよりも内側に形成されている。これによ
り、半導体層４は、ソース電極部分５ａ又は接続電極９
との交差部及びその近傍を除き、アレイ基板側から見て
ゲート電極部分２ａの内側に隠れることとなる。

【００１７】図２は、図１のＡ−Ａ’線の位置における
液晶表示全体の断面図である。ガラス製のアレイ基板１
の上面に、ゲート電極部分２ａ、ゲート絶縁膜層３、Ｔ
ＦＴのチャンネル領域などを形成するアモルファスシリ
コン半導体層４、パッシベーション膜６、画素電極１０
が順次積層されている。パッシベーション膜６は、例え
ばＳｉＮｘ、ＳｉＯ₂、アクリル樹脂、ポリイミド、ポ
リアミド、ポリカーボネートまたはこれらの積層膜から
成る絶縁膜である。本実施の形態において、ＴＦＴはい
わゆるボトムゲート型である。即ち、ゲート電極２ａ
は、ゲート酸化膜３の下側に形成されており、ソース電
極５ａ及びドレイン電極９はゲート酸化膜３の上側に形
成されている。

【００１８】前述の通り、従来の液晶表示装置において
は、半導体層４は、ゲート電極部分２ａよりも外側まで
形成されていたため、アレイ基板１の裏面から入射した
バックライト光がゲート電極部分２ａから外側にはみ出
た半導体層４に直接入射して、不必要なキャリアを誘起
していた。

【００１９】一方、本発明に係る液晶表示装置では、図
２に示すように、ドレイン電極９の反対側の部分におい
て、半導体層４はゲート電極部分２ａの内側に隠れてい
るため、この部分の半導体層４にはバックライト光が入
射せず、従来の液晶表示装置と比較して、アレイ基板側
の裏面からの光によるキャリアの増大は抑制される。し
たがって、ＴＦＴ特性劣化により引き起こされる画像性
能の低下を抑制することができる。例えば、このような
ＴＦＴの構成を用いたＴＦＴ液晶表示装置を作成したと
ころ、入射光輝度が７０００ｃｄ／ｍ²の明るさであっ
てもコントラスト３００以上の良好な画像表示性能が得
られた。

【００２０】ここで、図１に示すように、ゲート電極部
分２ａと、ソース電極部分５ａ又は接続電極９との交差
部については、半導体層４がゲート電極部分２ａの外側
まで形成されているため、この部分の半導体層４内にド
レイン領域及びソース領域を形成することができる。ま
た、交差部のみならず、その近傍についても、半導体層
４がゲート電極部分２ａの外側まで形成されているた
め、ゲート電極部分２ａのエッジにおけるゲート電極と
ソース又はドレイン電極との短絡不良の発生を防止する
ことができる。

【００２１】尚、ソース又はドレイン電極との交差部及
びその近傍を除いて、ゲート電極部分２ａを半導体層４
よりも外側に位置させるには、ゲート電極部分のパター
ンエッジを外側にずらしても良いし、逆に、半導体層４
のパターンエッジを内側にずらしても良く、さらに、そ
の両方の組み合わせによっても良い。

【００２２】本実施の形態においては、図１に示すよう
に、ソース又はドレイン電極と重なった領域において半
導体層４のパターンエッジをゲート電極部分２ａのパタ
ーンエッジよりも外側に形成し、この重なり領域のすぐ
外側において半導体層４のパターンエッジとゲート電極
部分２ａのパターンエッジを互いに斜めに交差させて位
置を入れ代え、残りの領域において半導体層４のパター
ンエッジがゲート電極部分２ａのパターンエッジよりも
内側になるようにしている。

【００２３】また、本実施の形態においては、ソース電
極部分５ａを、１つのＴＦＴについて２箇所形成してお
り、これら２つのソース電極部分５ａの間に、ドレイン
である接続電極９が配置されている。このため、ゲート
電極部分２ａ及び半導体膜４の形状は次の通りになって
いる。ゲート電極部分５ａは、２つのソース電極部分５
ａとの交差部はドレイン電極寄りに形成され、ドレイン
電極との交差部はソース配線寄りに形成され、全体とし
て左凸型に形成されている。一方、半導体層４は、２つ
のソース電極部分５ａとの交差部はソース配線寄りに形
成され、ドレイン電極９との交差部はドレイン電極寄り
に形成され、全体として右凸型に形成されている。そし
て、ゲート電極部分２ａと半導体層４は、互いに、チェ
イン状に重ね合わされている。こうした形状にすること
により、ソース電極が２箇所ある構成においても、半導
体層４をゲート配線２によって効果的に遮蔽することが
できる。

【００２４】本発明に係る液晶表示装置は、ゲート配線
及び半導体層のパターン形状を除いて従来の液晶表示装
置と同様の構成を有するため、従来の一般的なアクティ
ブマトリックス方式液晶表示装置の製造方法を用いて製
造することができる。即ち、ゲート配線２及びアモルフ
ァスシリコン半導体膜４は、一般的な手法によってパタ
ーニングすることができる。例えば、ゲート配線２を形
成するための金属膜をスパッタリング成膜法にて薄膜堆
積し、この金属膜を、フォトリソ工程、エッチング工程
によってパターニングして、ゲート配線２を形成するこ
とができる。

【００２５】尚、本実施の形態においては、半導体層に
アモルファスシリコンを用いた薄膜トランジスタの場合
を例に説明したが、本発明はこれに限定されない。例え
ば、多結晶シリコン等の他の半導体層を用いたものにつ
いても、本実施の形態と同様の構成を採用することによ
り、同様の作用効果を奏することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明の液晶表示装置によ
れば、ドレイン又はソース電極との交差部及びその近傍
を除いて、半導体層がゲート電極の内側に隠れるように
形成しているため、半導体層に直接入射するバックライ
ト光を低減して、ＴＦＴのオフ特性悪化により引き起こ
される画像性能の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液晶表示装置のアレイ基板を示
す部分拡大平面図

【図２】図１のＡ−Ａ’断面における液晶表示装置を
示す部分拡大断面図

【図３】従来の液晶表示装置のアレイ基板を示す部分
拡大平面図

【図４】図３のＢ−Ｂ’断面における液晶表示装置を
示す部分拡大断面図

【符号の説明】

１アレイ基板２ゲート配線２ａゲート電極部３ゲート絶縁膜４アモルファスシリコン半導体層５ソース信号線５ａソース電極部分６パシベーション膜７コンタクトホール９ドレイン電極（＝接続電極）１０画素電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１８Ｃ６１９Ｂ (72)発明者椎葉賢大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 JA26 JA28 JA34 JA38 JA42 JB22 JB31 JB57 KA04 KA05 KB24 NA01 NA22 PA13 5C094 AA21 AA25 BA03 BA43 CA19 DA13 EA03 EA04 EA07 EB02 FA02 FB14 5F110 AA06 AA30 BB01 CC07 DD02 EE24 GG02 GG13 GG15 GG23 GG26 GG30 NN03 NN23 NN24 NN27 NN44 NN72

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性透明基板上に、マトリックス状に
配列された複数の画素電極と、前記画素電極の列間に形
成されたソース配線と、前記画素電極の行間に形成され
たゲート配線と、前記画素電極に１対１に島状に形成さ
れた半導体層と、前記半導体層と前記画素電極を接続す
る接続電極とを有し、前記半導体層が、前記ソース配線の一部分をソース電極
とし、前記ゲート配線の一部分をゲート電極とし、前記
接続電極をドレイン電極として薄膜トランジスタを構成
している液晶表示装置であって、前記半導体層が、前記ソース配線又は前記接続電極との
交差部及びその近傍を除いて、前記ゲート配線よりも平
面方向に内側にあることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】前記ゲート電極となる一部分が、前記ゲ
ート配線の配線方向から垂直に突出していることを特徴
とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】前記半導体層の各々について、前記ソー
ス電極となる部分が２箇所以上形成されていることを特
徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
液晶表示装置を有する画像表示応用機器。