JP2003248441A

JP2003248441A - 表示装置

Info

Publication number: JP2003248441A
Application number: JP2002049613A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Furukawa; 雅行古河; Isao Akima; 勇夫秋間; Ryoichi Yokoyama; 良一横山; Kiyoshi Yoneda; 清米田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】反射型ＬＣＤやトップエミッション型ＥＬ表
示装置では、画素電極と画素駆動用のＴＦＴのコンタク
ト部が非発光領域とならないが、コンタクトが1箇所で
あり、コンタクト不良を招いていた。【解決手段】画素電極と画素駆動用のＴＦＴとのコン
タクト部を複数設ける。反射型ＬＣＤやトップエミッシ
ョン型ＥＬ表示装置においては、コンタクト面積が増大
しても開口率に影響しないので、コンタクト不良を低減
し、画素欠陥を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング素子
として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor：以
下、「ＴＦＴ」と称する。）を用い、このＴＦＴに接続
された表示電極を備えた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、観察者側から入射した光を反射表
示電極にて反射させて表示を観察する反射型液晶表示装
置が研究開発されている。

【０００３】以下に、従来の表示装置について、ＴＦＴ
を備えたノーマリーホワイトモードの反射型液晶表示装
置を例に説明する。

【０００４】なお、本出願においてノーマリーホワイト
モードは、液晶に電圧を印加しない状態で光を透過する
液晶の配向モードをいうものとする。

【０００５】反射型液晶表示装置は観察者側から入射し
た光を反射表示電極にて反射させて表示を観察する液晶
表示装置である。

【０００６】図５に従来の反射型液晶表示装置の表示画
素領域近傍の平面図を示し、図６に図５中のD−D線に沿
った断面図を示す。

【０００７】図５に示すように、ゲート電極１１１を一
部に有しゲート信号をゲートに供給するゲート信号線１
５１と、ドレイン電極１１６を一部に有しドレイン信号
をドレインに供給するドレイン信号線１５２との交差点
付近にＴＦＴが設けられている。そのＴＦＴのゲート１
１１はゲート信号線１５１に接続され、ドレイン１１３
ｄはドレイン信号線１５２に接続され、ソース１１３ｓ
は反射表示電極１２０に接続されている。

【０００８】図５及び図６に示すように、石英ガラス、
無アルカリガラス等からなる絶縁性基板１１０上に、Ｃ
ｒ、Ｍｏ等の高融点金属からなるゲート電極１１１、Ｓ
ｉＮ膜及びＳｉＯ2膜から成るゲート絶縁膜１１２、及
び島状の多結晶シリコン膜からなる能動層１１３を順に
形成する。

【０００９】その能動層１１３には、ゲート電極１１１
上方のチャネル１１３ｃと、そのチャネル１１３ｃの両
側にイオン注入されて形成されたソース１１３ｓ及びド
レイン１１３ｄとが設けられている。

【００１０】チャネル１１３ｃの上には、イオン注入の
際にチャネル１１３ｃにイオンが入らないようにチャネ
ル１１３ｃを覆うマスクとして機能しＳｉＯ2膜から成
るストッパ絶縁膜１１４が設けられる。

【００１１】そして、ゲート絶縁膜１１２、能動層１１
３及びストッパ絶縁膜１１４上の全面に、ＳｉＯ2膜、
ＳｉＮ膜及びＳｉＯ2膜が積層された層間絶縁膜１１５
を形成する。

【００１２】次に、その層間絶縁膜１１５に設けたコン
タクトホールにドレイン１１３ｄに対応した位置にＡｌ
単体、あるいはＭｏ及びＡｌを順に積層して金属を充填
してドレイン電極１１６を形成する。

【００１３】ドレイン信号線１５２は層間絶縁膜１１５
の上に設けられている。そして全面に例えば有機樹脂か
らなる平坦化絶縁膜１１９を形成する。

【００１４】図６に示すように、平坦化絶縁膜１１９の
ソース１１３ｓに対応した位置にコンタクトホールを形
成して反射表示電極１２０を設け、コンタクト部ＣＴに
よりソース１１３ｓと接続する。反射表示電極１２０
は、Ａｌ等の反射導電材料から成りソース電極を兼ねて
いる。その上には液晶１３６を配向させる配向膜１２１
を形成する。なお、図５において、反射表示電極１２０
はわかりやすくするために点線で示しているが、その形
成する位置は図６に示すように平坦化絶縁膜１１９の上
層である。

【００１５】こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性
基板１１０と、この基板１１０に対向し液晶１３６を配
置する側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）等の各色を
呈するカラーフィルター１３１、対向電極１３２及び配
向膜１３３を備え、その反対側の基板１３０上には位相
差板１３４及び偏光板１３５を備えた対向電極基板１３
０とを周辺をシール接着剤（不図示）により接着し、形
成された空隙に液晶１３６を充填して液晶表示装置が完
成する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の液晶
表示装置の場合、画素は開口部を大きくする必要からＴ
ＦＴのｐ−Ｓｉをできるだけ小さくし、画素電極とＴＦ
ＴとのコンタクトＣＴは１画素内に1箇所であった。

【００１７】このため、製造工程中におけるダストやマ
スクあわせずれなどでコンタクト不良が起こりやすく、
画素欠陥が多くなる問題があった。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第１に、絶縁性基板上に、複数のゲート信
号線と複数のドレイン信号線が互いに交差して配置さ
れ、前記両信号線に接続された薄膜トランジスタと、該
薄膜トランジスタに接続された画素電極とを備えた表示
装置であって、前記画素電極と前記薄膜トランジスタと
のコンタクトを複数設けることにより解決するものであ
る。

【００１９】第２に、絶縁性基板上に、複数のゲート信
号線と複数のドレイン信号線が互いに交差して囲まれて
成る表示画素領域に前記両信号線に接続された薄膜トラ
ンジスタと、該薄膜トランジスタに接続され反射材料か
ら成る反射表示電極とを備えた表示装置であって、前記
反射表示電極と前記薄膜トランジスタとのコンタクトを
複数設けることにより解決するものである。

【００２０】上記の構造の如く反射型液晶表示装置で
は、基板下方に設けられた照明装置からの光を透明電極
で透過させて観察する透過型液晶表示装置と異なり、画
素電極の全面が利用できる。つまり、コンタクト面積を
大きくしても開口率には影響がなく、コンタクト不良の
低減のみができる特徴がある。

【００２１】第３に、基板上方に設けられ画素毎に独立
した第１の電極と、該第１の電極上に設けられた発光素
子層と、該発光素子層上に設けられた第２の電極と、前
記第１の電極とコンタクトし前記発光素子層を駆動する
薄膜トランジスタとを備え、前記第１の電極側から前記
第２の電極に向かって発光する表示装置であって、前記
画素毎に、前記第１の電極と前記薄膜トランジスタとの
コンタクトを複数設けることにより解決するものであ
る。

【００２２】本発明はトップエミッション型ＥＬ表示装
置にも応用できる。つまり、トップエミッション型ＥＬ
表示装置は、反射型液晶表示装置と同様に画素電極の全
面が利用できるので、コンタクト面積を大きくしても開
口率には影響がなく、コンタクト不良を低減できる特徴
がある。

【００２３】また、前記複数のコンタクトは、当該表示
装置が製造されるクリーンルームより排出されるダスト
の最小径よりも大きい距離で離間して設けることを特徴
とするものである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の反射型液晶表示装
置について説明する。

【００２５】図１に本発明の反射型液晶表示装置の表示
画素領域付近の平面図を示し、図２に図１中のＡ−Ａ線
に沿った液晶表示装置の断面図を示す。なお、図１にお
いて、反射表示電極２０はわかりやすくするために点線
で示しているが、その形成する位置は図２に示すように
平坦化絶縁膜１９の上層である。

【００２６】図１に示すように、ゲート電極１１を一部
に有するゲート信号線５１とドレイン電極１６を一部に
有するドレイン信号線５２との交差点付近に、反射材料
から成る反射表示電極２０を接続したＴＦＴが設けられ
ている。その反射表示電極２０はＴＦＴの上にまで延在
して設けられている。図１中において点線で示してい
る。

【００２７】図２に示すように、石英ガラス、無アルカ
リガラス等からなる絶縁性基板１０上に、Ｃｒ、Ｍｏ等
の高融点金属からなるゲート電極１１、ＳｉＮ膜及びＳ
ｉＯ2膜から成るゲート絶縁膜１２及び多結晶シリコン
膜からなる能動層１３を順に形成する。

【００２８】その能動層１３には、ゲート電極１１上方
のチャネル１３ｃと、そのチャネル１３ｃの両側にイオ
ン注入されて形成されたソース１３ｓ及びドレイン１３
ｄとが設けられている。

【００２９】チャネル１３ｃの上には、ソース１３ｓ及
びドレイン１３ｄを形成する際のイオン注入時にチャネ
ル１３ｃにイオンが入らないようにチャネル１３ｃを覆
うマスクとして機能するＳｉＯ2膜から成るストッパ絶
縁膜１４が設けられる。

【００３０】そして、ゲート絶縁膜１２、能動層１３及
びストッパ絶縁膜１４上の全面に、ＳｉＯ2膜、ＳｉＮ
膜及びＳｉＯ2膜が積層された層間絶縁膜１５を形成す
る。この層間絶縁膜１５は、ＳｉＯ、ＳｉＮ、またはア
クリル等の有機材料からなる有機膜の各単体、またはこ
れらのいずれかの組み合わせの多層体からなってもよ
い。

【００３１】次に、その層間絶縁膜１５に設けたコンタ
クトホールにドレイン１３ｄに対応した位置にＡｌ単
体、あるいはＭｏ及びＡｌを順に積層するなどした金属
を充填してドレイン電極１６を形成する。ドレイン信号
線５２は層間絶縁膜１５の上に設けられている。そして
全面に例えば有機樹脂からなる平坦化絶縁膜１９を形成
する。

【００３２】図２に示すように、平坦化絶縁膜１９のソ
ース１３ｓに対応した位置に複数のコンタクトホールを
形成し、ソース１３ｓとコンタクト部ＣＴ１、ＣＴ２で
接続する反射表示電極２０を形成する。反射表示電極２
０は、Ａｌ、Ａｇ等の反射導電材料から成りソース電極
を兼ねている。その上には液晶３６を配向させる配向膜
２１を形成する。

【００３３】複数のコンタクト部ＣＴ１、ＣＴ２は、同
一工程で同時に形成しても良いし、別々に形成しても良
い。同時に形成する場合、新規なマスクが必要になるデ
メリットがあるが、コンタクトホール形成工程が１回で
完了するメリットがある。一方、別々に形成する場合
は、工程増がデメリットだが、コンタクトホールを別々
に形成することによって、形成工程での不良発生リスク
が分散されるので、さらに歩留まり向上のメリットが増
大する。このとき、第１のコンタクトと第２のコンタク
トとを別々のマスクで形成すると、マスク枚数が増大
し、製造コストが増大してしまう。そこで、第１のコン
タクトホールを形成したマスクを、第２のコンタクトホ
ール形成位置までずらして同じマスクを用いて作ると、
マスク枚数が増加しない。このようにする場合、このマ
スクで同時に形成するのはこのコンタクトと対極パッド
（ＴＦＴ側のガラス基板１０と対向電極基板３０とを接
続する電極：不図示）や、外部回路接続端子（ガラス基
板１０と外付けの制御回路とをＦＰＣ（Flexible Print
ed Circuit）に接続するための端子：不図示）がよい。
対極パッドや外部回路接続端子は例えば２００μｍ程度
のサイズであるので、マスクをずらしても大きな支障が
ない。

【００３４】こうして作製されたＴＦＴを備えた絶縁性
基板１０と、この基板１０に対向した対向電極３２及び
配向膜３３を備えた対向電極基板３０とを周辺をシール
接着剤により接着し、形成された空隙に液晶３６を充填
して液晶表示装置が完成する。

【００３５】本発明の特徴は、画素電極とＴＦＴとのコ
ンタクトを複数設けたことに有る。上記の反射型液晶表
示装置の場合には、観察者１００側から入射光１０１を
反射表示電極２０により反射し、その反射光１０２によ
り画素を表示するため、反射画素電極の下方にあるＴＦ
ＴおよびＴＦＴとのコンタクトは開口率にまったく影響
しない。

【００３６】したがって、この反射画素電極にＴＦＴと
のコンタクトを複数設けることで、コンタクト不良を低
減し、画素欠陥を大幅に低減することができる。

【００３７】ここで、図１においては2つのコンタクト
部を行方向に並べて配置したがこの限りではなく、列方
向に並べてもよい。特に画素サイズが小さい場合、列方
向にはスペースの余裕がないので画素電極の行方向の辺
が２０μｍ以下の場合は列方向に並べると良い。また、
コンタクト部も２箇所に限らず、複数であれば良い。

【００３８】更に、各コンタクト部は所定の距離で離間
して配置する。コンタクト不良は、ダストの混入が原因
であることが多いが、複数のコンタクトの離間距離がダ
ストの径よりも小さいと、１つのダストで両方のコンタ
クトが同時に不良となってしまう。そこで、コンタクト
は、製造するクリーンルームの許容する最大ダスト径以
上、換言すれば、当該表示装置が製造されるクリーンル
ームより排出されるダストの最小径よりも大きい距離で
離間して配置する。例えばクリーンルーム内に最大２μ
ｍのダストが存在し、それ以上のサイズのダストが排出
されている場合、コンタクトの離間距離は少なくともク
リーンルーム内の最大ダストの径以上、すなわち２μｍ
以上離すようにする。最大ダストの１．５倍の離間距離
があれば好適であるが、画素サイズに余裕があれば最大
ダストの２倍上離すと更によい。

【００３９】ここで、本願におけるコンタクトの離間距
離とは、図２のＣＴ１、ＣＴ２で示す如くコンタクトの
最下層同士の距離である。実際には、コンタクトは通常
テーパーがつき上層に向かって広がる形状である。従っ
て最下層では複数のコンタクトでも、その離間距離によ
っては、上層で一体化する場合もある。本願の複数コン
タクトとは、これを排除せず、最下層で複数であれば上
層で一体となっているものも含まれる。

【００４０】本発明は、トップエミッション型のＥＬ表
示装置にも応用でき、第２の実施の形態として図３およ
び図４を用いて説明する。

【００４１】図３は従来のＥＬ表示装置の１画素を示す
平面図であり、図４（ａ）は図３のＢ−Ｂ線の断面図、
図４（ｂ）は図３のＣ−Ｃ線の断面図である。

【００４２】２５１はゲート信号線、２５２はドレイン
信号線、２５３は駆動電源、２５４は補助容量の電極、
２６７は有機ＥＬ素子の陰極である。行方向にゲート信
号線２５１が配置され、列方向にドレイン信号線２５２
と駆動電源２５３が配置されている。それらによって区
画された領域内に補助容量と発光素子層が配置される。
補助容量は、半導体膜２１３と電極２５４によって形成
されている。半導体膜２１３はコンタクトを介してドレ
イン信号線２５２に接続され、ドレイン２１３ｄ、ソー
ス２１３ｓの間にゲート電極２１１が配置されている。

【００４３】半導体膜２４３はコンタクトを介して駆動
電源２５３に接続され、ドレイン２４３ｄ、ソース２４
３ｓの間に半導体膜２１３に接続されたゲート電極２４
１が配置されている。半導体膜２４３はコンタクトＣＴ
２０１、ＣＴ２０２を介して有機ＥＬ素子の陰極２６７
に接続されている。

【００４４】この有機ＥＬを駆動する表示装置には、単
純マトリクス構造のパッシブ型と、ＴＦＴを用いるアク
ティブ型の２種類があり、アクティブ型においては、図
４（ａ）に示すスイッチ用のＴＦＴ２３０と、図４
（ｂ）に示す駆動用ＴＦＴ２４０が用いられている。

【００４５】スイッチ用ＴＦＴ２３０は図４（ａ）の如
く、透明な基板２１０上に半導体膜２１３が形成され、
これを覆ってゲート絶縁膜２１２が形成されている。ゲ
ート絶縁膜２１２上にゲート信号線２５１から分岐した
ゲート電極２１１と、補助容量電極２５４が配置され、
これらを覆って層間絶縁膜２１５が形成される。層間絶
縁膜２１５上にドレイン信号線２５２が配置され、コン
タクトを介して半導体膜２１３に接続されている。それ
らを覆って平坦化絶縁膜２１７が形成されている。

【００４６】また、駆動用のＴＦＴ２４０は、図４
（ｂ）に示す如く、基板２１０上に半導体膜２４３、ゲ
ート絶縁膜２１２、ゲート電極２４１、層間絶縁膜２１
５が順次積層され、層間絶縁膜２１５上にドレイン信号
線２５２、駆動電源２５３が配置され、それらを覆って
平坦化絶縁膜２１７が形成されている。平坦化絶縁膜２
１７上に陰極２６７が配置され、コンタクトＣＴ２０
１、ＣＴ２０２を介して半導体膜２４３に接続されてい
る。陰極２６７上にはには電子輸送層２６５、発光層２
６４、ホール輸送層２６２、の積層構造であるＥＬ素子
層２６６が配置されている。それらを覆って陽極２６１
が配置される。ここで、陽極２６１は、下層のＥＬ素子
層２６６との仕事関数の都合上、界面にごく薄いＡｌ層
が設けられ、その上層にＩＴＯやＩＺＯ等の透明導電膜
を積層した構造となっている。

【００４７】そして、陽極２６１から注入されたホール
と陰極２６７から注入された電子とが発光層２６４の内
部で再結合することにより光が放たれ、図中の矢印で示
すように光は透明な陽極側から外部へ放射される。

【００４８】このような、トップエミッション型ＥＬ表
示装置は図の如く矢印の方向に発光し、観察される。こ
のため、陰極２６７の下方に有るＴＦＴおよびＴＦＴと
のコンタクトは開口率にまったく影響しない。

【００４９】したがって、この反射画素電極にＴＦＴと
のコンタクトを複数設けることで、コンタクト不良を低
減し、画素欠陥を大幅に低減することができる。る。

【００５０】一方、基板下方の照明装置からの光を透過
して観察する透過型液晶表示装置や、図４のＥＬ素子の
積層順を逆にしたボトムエミッション型ＥＬ表示装置で
も実現できる。これらは、画素電極と駆動用ＴＦＴのコ
ンタクト部が非表示領域となるため、コンタクトを複数
設けることで、開口率や発光面積が落ちることになる
が、コンタクト不良との相互関係で開口率を多少犠牲に
してもコンタクト不良を低減したい場合には効果があ
る。

【００５１】この場合、開口率への影響を少なくするた
めに、駆動用ＴＦＴとの複数個のコンタクト部はその面
積を小さく設けることが望ましい。

【００５２】また、本実施の形態においては、ゲートを
２つ備えたいわゆるダブルゲート電極構造のＴＦＴを用
いた場合を示したが、ゲートが１つのシングルゲート構
造又はゲートが３つ以上のマルチゲート構造であっても
良い。

【００５３】

【発明の効果】以上のように、ＴＦＴとのコンタクトに
よる開口面積の低減を考慮する必要のない反射型液晶表
示装置、またはトップエミッション型ＥＬ表示装置にお
いて、画素電極または陰極とＴＦＴとのコンタクトを複
数設け、所定の離間距離を設けることでコンタクト不良
を大幅に低減でき、画素欠陥の少ない表示装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す平面図である。

【図２】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態を示す平面図である。

【図４】本発明の実施形態を示す断面図である。

【図５】従来技術を説明する平面図である。

【図６】従来の技術を説明する断面図である。

【符号の説明】

１０絶縁性基板１１ゲート電極１３能動層１３ｓソース１３ｄドレイン１３ｃチャネル１４ストッパ絶縁膜１５層間絶縁膜１９平坦化絶縁膜２０反射表示電極３６液晶１００観察者１０１入射光１０２反射光

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/28 ３０１Ｈ０１Ｌ 21/28 ３０１Ｒ５Ｆ１１０ 21/768 Ｈ０５Ｂ 33/14 Ａ 29/786 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１２ＡＨ０５Ｂ 33/14 ６１６Ｓ 21/90 Ｃ (72)発明者横山良一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米田清鳥取県鳥取市南吉方３丁目201番地鳥取三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 2H092 GA40 HA05 HA28 JA24 JA34 JA37 JA41 JA46 JB22 JB31 JB56 JB58 NA01 NA07 NA25 NA29 PA01 PA02 3K007 DB03 GA00 4M104 AA09 BB13 BB16 5C094 AA42 BA27 BA43 CA19 DA13 EA04 EA06 FB12 HA08 JA08 5F033 HH08 HH14 HH20 JJ01 JJ08 JJ14 JJ20 KK04 NN34 RR04 RR06 VV15 5F110 AA26 BB01 CC02 CC08 DD02 DD03 EE04 EE28 FF02 FF03 FF09 GG02 GG13 HJ13 HL02 HL03 HL04 HL11 HL14 NN03 NN12 NN23 NN24 NN27 NN72 QQ01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基板上に、複数のゲート信号線と
複数のドレイン信号線が互いに交差して配置され、前記
両信号線に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トラ
ンジスタに接続された画素電極とを備えた表示装置であ
って、前記画素電極と前記薄膜トランジスタとのコンタ
クトを複数設けることを特徴とする表示装置。
【請求項２】絶縁性基板上に、複数のゲート信号線と
複数のドレイン信号線が互いに交差して配置され、前記
両信号線に接続された薄膜トランジスタと、該薄膜トラ
ンジスタに接続され反射材料から成る反射表示電極とを
備えた表示装置であって、前記反射表示電極と前記薄膜
トランジスタとのコンタクトを複数設けることを特徴と
する表示装置。
【請求項３】基板上方に設けられ画素毎に独立した第
１の電極と、該第１の電極上に設けられた発光素子層
と、該発光素子層上に設けられた第２の電極と、前記第
１の電極の下方で該第１の電極とコンタクトし前記発光
素子層を駆動する薄膜トランジスタとを備え、前記第１
の電極側から前記第２の電極に向かって発光する表示装
置であって、前記画素毎に、前記第１の電極と前記薄膜
トランジスタとのコンタクトを複数設けることを特徴と
する表示装置。
【請求項４】前記複数のコンタクトは、当該表示装置
が製造されるクリーンルームより排出されるダストの最
小径よりも大きい距離で離間して設けることを特徴とす
る請求項１から請求項３のいずれかに記載の表示装置。