JP2006058730A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＴＦＴと補助容量により各画素を駆動制御する表示装置において、電圧保持率を十分に維持しながら開口率を最大にすることができる表示装置を提供すること。
【解決手段】駆動回路基板１１８と、対向基板１１９と、これらの両基板の間に封止された液晶層１１２とを備え、駆動回路基板１１８には各画素に対応した駆動制御用の有機ＴＦＴ１１７と補助容量部１２０とを有しており、有機ＴＦＴ１１７のソース電極１０８、ドレイン電極１０９、ゲート電極１０４及び補助容量部１２０の補助容量電極１０３、特に補助容量電極１０３が透明導電材料で形成されることにより、開口率を最大にできる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、駆動トランジスタと補助容量とにより各画素を駆動制御する表示装置に関し、特に透過型の液晶表示装置に関するものである。

薄膜トランジスタ（以下、ＴＦＴと称する。）はディスプレイなどのスイッチング素子として広く用いられている。従来のアモルファスシリコンでチャネル部を形成したＴＦＴは、ポリシリコンでチャネル部を形成したＴＦＴに比べて開口率が低く、視野角、輝度の点で劣っているが、その作製プロセスが簡易で大画面に適していることから、アモルファスシリコンＴＦＴは液晶ディスプレイの駆動回路として活用されている。

こうしたアモルファスシリコン又はポリシリコンＴＦＴで駆動される液晶ディスプレイにおいて、開口率を制限しているのは、画素トランジスタ、それを駆動するための配線、及び画素電位を保持するための補助容量の三つの要素であり、透過型表示装置のバックライトに対してはソース電極、ゲート電極、ドレイン電極、ソース電極用の配線、ゲート電極用の配線及び補助容量の電極が不透明であるため、開口率を減少させている。

アモルファスシリコンの場合は光導電性があるため、ＴＦＴ領域は光を当てない構造としてオフ電流増加を防ぐ必要があり、画素トランジスタに遮光層を設ける構造とされている。このため、開口率を減少させている。

ここで開口率とは、一つの画素の総面積と実効的に表示に寄与している面積との比をいい、アクティブ駆動用パネルの場合、単位画素領域（セル）上の一部に駆動素子を形成するので、その分だけ表示に寄与する面積が小さくなる。特に多画素の場合は、セルの面積が小さくなりがちであるので、開口率を大きくすることは解決すべき重要な課題である。

他方、有機物をチャネル部に用いたＴＦＴの場合は、スピンコートによる塗布やインクジェット方式など、フォトレジストなしでのパターニングが可能であるなど、更にプロセスが簡易になることが予想されるが、次に述べる理由から、そのキャリア移動度及びオン電流が低いために有機ＴＦＴ自体の占める面積が大きくなる。

一般に、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造の絶縁ゲート型の電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴと称する。）は、飽和領域において、ドレイン−ソース間のオン電流Idsは次式で表されることが知られている。

Ｉds＝(Ｗ／Ｌ)μＣg(Ｖg−Ｖth)²
（ここで、Ｗはチャネル幅、Ｌはチャネル長、μはキャリア移動度、Ｃgは反転層の単 位面積当たりの容量、Ｖgはゲート電圧、Ｖthは閾値電圧である。）

この式から、有機ＴＦＴにおいては、キャリア移動度μが小さいことから、オン電流Ｉdsを大きくするためには、（Ｗ／Ｌ）を大きくする必要があるが、チャネル長を短くするとオフ電流が大きくなるために限界があり、結局チャネル幅を広くせざるを得ない。従って、有機ＴＦＴの占める面積、すなわち画素トランジスタの面積が大きくなる。

また、層間絶縁膜を形成する工程でプラズマＣＶＤ（化学的気相成長法）やスパッタリング時、或いはＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol）などの有機層間絶縁膜の塗布後に有機層（チャネル部）がダメージを受けるなど、プロセスに起因して有機層が劣化し、リーク電流が増大することにより有機ＴＦＴのオン電流・オフ電流の比率が低下する現象が確認されている。このため、１フィールド期間に蓄積電荷を維持するには、補助容量（Ｃs）が必要になると共に、その面積をある一定面積以上にすることが必要となり、補助容量（Ｃs）の面積が大きくなる。したがって、有機ＴＦＴを表示装置に使用する場合には、開口率の低下を回避することが困難である。

以上のように、透過型液晶ディスプレイを有機ＴＦＴで駆動する場合には、開口率が低下し、高精細、高輝度及び高視野角を実現することが難しくなることが予想される。

この種の有機ＴＦＴで駆動する表示装置としては、以下の提案がなされている。

特開2003-298067号公報には、ゲート電極材料としてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）や導電性高分子等の有機材料を用いること、ソース電極及びドレイン電極の材料としてゲート電極と同様の材料を用いること、有機ＴＦＴを液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置及びトランジスタを含む他の表示装置に用いることが示され、また画素電極は透明導電膜を用いて形成され、ドレイン電極やソース電極と同じ材料が使用可能であること等が示されている。こうした電極材料によって、有機ＴＦＴを表示装置に用いる場合に、表示装置の画素開口率を向上させ、表示装置の輝度を向上させることができるとしている（後記の特許文献１参照）。

また、特開2003-208819号公報には、有機半導体材料薄膜を用いた電界効果トランジスタを液晶表示パネル等のＴＦＴとして用い、液晶その他の表示媒体に印加する電界を保持するためのコンデンサＣsを設けることが示されている（後記の特許文献２参照）。

また、特開2004-47566号公報には、オン電流の向上とオフ電流の低減とを同時に実現する構造の有機ＦＥＴが提案され、ゲート電極が透明導電材等で形成されていること、ソース電極及びドレイン電極もゲート電極と同様の材料で形成されていることが示されている（後記の特許文献３参照）。

また、特開2003-92407号公報には、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極がＩＴＯなどの透明性の材料で形成され得ることが示されている（後記の特許文献４参照）。

特開2003-298067号公報（［００７９］、［００８１］、［００８８］、［０１４３］、図６、図７） 特開2003-208819号公報（［００８４］、［００９３］、図１、図４） 特開2004-47566号公報（［００１９］、［００２０］、［００２５］、［００３０］、図１） 特開2003-92407号公報（［００４９］、［００５１］、［０１０７］、［０１０８］、図６）

しかしながら、特許文献１では、有機ＴＦＴを表示装置に用いることは示しているが、有機ＦＥＴにとって必要な補助容量を設けていないので、有機層の劣化によるリーク電流を防止することができない。

また、特許文献１、３、４のいずれにおいても、有機ＴＦＴのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極に透明導電材を使用する場合が示されているが、上述した理由から、ＴＦＴの占有面積を縮小することには限界があることから、ゲート電極等を透明導電材で形成したことによる開口率の向上には限界がある。

本発明の目的は、こうした課題を解決するものであり、駆動トランジスタと補助容量とにより各画素を駆動制御する表示装置において、電圧保持を十分に行いながら開口率を大きく向上させることができる表示装置を提供することにある。

即ち、本発明は、駆動トランジスタと補助容量とにより各画素を駆動制御する表示装置において、少なくとも補助容量の電極が透明導電材料で構成されていることを特徴とする表示装置に係るものである。

本発明の表示装置によれば、特に有機ＴＦＴにおいては画素の蓄積電荷の維持にとって必要な補助容量の占有面積が大きくなることにより、これまでの従来技術では開口率の低下が不可避であったのに対し、各画素に接続される少なくとも補助容量の電極が透明導電材料で構成されているので、補助容量の領域を通して十分な光が画素領域に照射されることになる。従って、補助容量の占有面積を大きくして画素の蓄積電荷を十分に維持しながら、開口率を向上させることを両立することが可能となる。

本発明においては、高画素密度及び高精細化にとって、前記画素の少なくとも一部に少なくとも前記補助容量が重なる構造とするのがよい。特に、前記補助容量が、画素面積から駆動トランジスタの面積を除いた領域内に可能な限りの面積を確保して形成されるのがよい。

また、前記駆動トランジスタとしての薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも一つが透明導電材料で構成されていると、画素の開口率をより大きくすることができる。特に、前記薄膜トランジスタ及び前記補助容量の電極のいずれもが透明導電材料で構成されているのがよい。

また、これらの電極を構成する透明導電材料がITO、FTO（フッ素含有のTin Oxide）、ZnO、CuAlO₂、SrCu₂O₂、PEDOT-PSS（ポリ(３,４)−エチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸ナトリウムとの混合物）及びポリアセチレンのいずれか、或いはこれらの組み合わせからなるものであってよい。

また、本発明は、薄膜トランジスタのチャネル部を構成する半導体層が有機半導体層である有機ＴＦＴに好適であり、この有機半導体層は、ペンタセン及びポリチオフェンの少なくとも一方を含むものであってよい。

そして、前記駆動トランジスタがボトムゲート型構造、トップゲート型構造及びデュアルゲート型構造の少なくとも一種からなるものであってよい。

また、本発明は、バックライト照射される透過型の液晶表示装置に好適である。

以下、図１〜図９について、本発明の好ましい実施の形態を詳細に説明する。

液晶表示装置の構成
図１は、本実施の形態によるボトムゲート型有機ＴＦＴを駆動トランジスタとする液晶表示装置の一画素に対応する部分断面図である。

この液晶表示装置１００は、駆動回路基板１１８と、対向基板１１９と、これらの両基板の間に封止された液晶層１１２とを備え、また両基板の外表面にはそれぞれ偏光板１０１、１１６が直交ニコル方式で貼り付けられている。

駆動回路基板１１８においては、基板１０２上に形成されたゲート電極１０４と、このゲート電極を覆って形成されたゲート絶縁膜１０５と、このゲート絶縁膜上に形成されたソース電極１０８、ドレイン電極１０９及び有機半導体層（チャネル部）１０７とによって、ボトムゲート型の絶縁ゲート型有機ＴＦＴ１１７が構成されており、またこの有機ＴＦＴ１１７上に層間絶縁膜１１０と液晶配向膜１１１とが積層されている。

また、この駆動回路基板１１８においては、同一の基板１０２上に形成された補助容量電極１０３と、この補助容量電極を覆って形成されたゲート絶縁膜１０５と、このゲート絶縁膜１０５上にドレイン電極１０９と接続して形成された画素電極１０６とによって補助容量部１２０が構成されており、この補助容量部の画素電極１０６上に層間絶縁膜１１０が積層されている。なお、補助容量電極１０３は、説明のために画素領域と部分的に重なり合った状態で図示している（以下、同様）。

他方、対向基板１１９においては、基板１１５上に形成された対向電極１１４と、液晶配向膜１１３とが積層されている。

ここで注目すべきことは、ゲート電極１０４、ソース電極１０８、ドレイン電極１０９及び補助容量電極１０３のうち、少なくとも補助容量電極１０３が透明導電材料で形成されていることである。これによって、後記に詳述するように、画素の蓄積電荷を十分に維持しながら、画素の開口率を大きく向上させることができる。この開口率を更に向上させるためには、上記したいずれの電極も透明導電材料で形成されているのが望ましい。

そして、画素電極１０６も透明導電材料で形成されており、前記の各電極を形成するのに用いられる透明導電材料としては、ITO、FTO、ZnO、CuAlO₂、SrCu₂O₂、PEDOT-PSS及びポリアセチレンのいずれか（例えばＩＴＯ）、或いはこれらの透明導電材料を組み合わせたもの（混合物又は積層膜）でもよい。

また、ゲート絶縁膜１０５及び層間絶縁膜１１０は、公知の減圧ＣＶＤ法や触媒ＣＶＤ法などの低温プロセスで形成される例えばＳｉＯ₂膜であるのが好ましい。但し、層間絶縁膜１１０をプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法などによって成膜した場合には有機半導体層１０７にダメージを与えやすい。また、ＰＶＡ（Poly Vinyl Alcohol）などの有機層間絶縁膜などの塗布によっても有機半導体層１０７にダメージを与え、リーク電流の増大を引き起こす可能性がある。しかし、これらは、上記した補助容量（面積）の増大によって補償することができる。

また、有機半導体層１０７の構成材料は、ペンタセンなどのアセン系の材料や、ポリチオフェンなどのヘテロ環式共役ポリマーであるのが好ましく、例えばペンタセンとしてよい。この有機半導体層１０７は、同一材料の単層又は積層構造、或いは異なる材料の積層構造からなっていてもよい。また、この有機半導体層１０７は、有機半導体材料のスピンコートやインクジェット方式を用いて塗布及びパターニング又は印刷することによって、容易に形成でき、素子分離パターンの形成が容易となる。

この液晶表示装置１００は、バックライト１２３が背面から照射される透過型の液晶表示装置であるが、このためには、上記した各電極が透明導電材料で形成されると共に、ゲート絶縁膜１０５（更に好ましくは有機半導体層１０７、層間絶縁膜１１０、更には基板１０２、１１５）も透明材料で形成されることが好ましい。基板１０２、１１５はガラス、プラスチック基板であってよく、後者の場合はフレキシブルであることによる利点も生かせる。

図２は、本実施の形態による有機ＴＦＴアレイの画素１２１のレイアウトの一部平面図である。

ここで、一画素当たりについて、ソース電極１０８、ドレイン電極１０９、補助容量電極１０３、ゲートライン１１、データライン１４及びコモンライン１６が占める面積を小さくすることが、開口率を上げるのに寄与することがわかる。

本発明に基づく表示装置１００では、ソース電極１０８、ドレイン電極１０９及び補助容量電極１０３（更に好ましくは各ライン１１、１４、１６）を上記した透明導電材料で形成しているので、開口率を最大にすることができる。

図２に示した例では、有機ＴＦＴ１１７及び補助容量部１２０（補助容量電極１０３）が画素１２１（実際には、画素領域１２１から有機ＴＦＴ１１７の占有面積を除いた画素電極１０６：以下、同様）の一部分と重なっているが、この重なる領域は更に拡大してよく、画素１２１の全体に亘って補助容量部１２０が重なる構造とすることができる。

図３は、この表示装置１００の一画素の等価回路図であるが、この等価回路１０では、有機ＴＦＴ１１７のゲートがゲート電圧Ｖgateを印加するゲートライン１１に接続され、ソースが信号電圧Ｖdataを印加するデータライン１４に接続され、またドレインと共通電圧Ｖcomが設定されるコモンライン１６との間に、補助容量部１２０の静電容量Ｃsと液晶部１２２（電極１０６−１１４間）の静電容量Ｃ_LCとこの液晶部の抵抗Ｒ_LCとが並列に接続されている。

図４は、有機ＴＦＴ１１７によるアクティブマトリックス駆動の液晶ディスプレイ１００の全体の等価回路を示すが、直交するゲートライン１１とデータライン１４との交差部に有機ＴＦＴ１１７が配置され、この有機ＴＦＴを介して液晶静電容量Ｃ_LCに画像情報を書き込み、次の情報がくるまで電荷を保持する。

この場合、有機ＴＦＴ１１７のチャネル抵抗だけで電荷を十分に保持できないので、それを補うために液晶静電容量Ｃ_LCと並列に補助容量Ｃsを付加し、リーク電流による液晶電圧の低下を補っている。

ところで、図１及び図２に示したソース電極１０８、ドレイン電極１０９、補助容量電極１０３、ゲートライン１１、データライン１４及びコモンライン１６の占める面積が開口率を決める要因となっている。

低温成長のポリシリコンをチャネル部に用いた従来のポリシリコンＴＦＴの場合、キャリア移動度が高くてドレイン電流のオン・オフ比が高いために、補助容量は不要である。

しかし、有機ＴＦＴの場合は、層間絶縁膜が存在せず、有機半導体層を成膜したままの状態では、キャリア移動度はおよそ１〜３cm²／Ｖ・ｓ、オン・オフ比は１０⁶以上が実現されているが、図１に示したような構造では、有機半導体層１０７の素子分離及び層間絶縁膜１１０等の形成などのプロセス（エッチング、プラズマＣＶＤなど）中に移動度の劣化、オン・オフ比の減少が起こる。

そのため、ある一定の選択期間内で液晶に印加される電圧を保持するためには、補助容量が不可欠となる。

有機ＴＦＴのチャネル幅と補助容量面積との関係
また、有機ＴＦＴのオン電流を大きくするためには、チャネル幅とチャネル長との比（Ｗ／Ｌ）、特にチャネル幅Ｗを大きくする必要があるが、Ｑ-ＱＶＧＡ駆動（Quarter-Quarter Video Graphics Array：160×120ドットの表示方式、１フィールド期間16.7ms）のディスプレイを仮定したときに、有機ＴＦＴのチャネル幅Ｗと必要な補助容量面積Ｓを以下のようにして見積もることができる。

図２及び図３において次の条件に設定する。
画素面積ｄ×ｄ：320μm×320μm
液晶部の静電容量Ｃ_LC：1.81×10^-12Ｆ
液晶部の抵抗Ｒ_LC：4.88×10¹³Ω
ゲート絶縁膜の厚さＤ：150nm
チャネル長Ｌ：５μm
チャネル幅Ｗ：４００μm
典型的なオン電流Ｉon：１×10^-5〜１×10^-6Ａ
典型的なオフ電流Ｉoff：１×10^-9〜１×10^-10Ａ

図３を参照すれば、１フィールド後の時刻ｔにおける液晶層にかかる電圧Ｖは、その初期値をＶ_０、有機ＴＦＴのオフ抵抗をＲoffとして、次式（１）で表される。

Ｖ＝Ｖ₀exp［−ｔ／(Ｃ_LC＋Ｃs)×Ｒ］ ・・・（１）
（Ｒ＝Ｒ_LC×Ｒoff／(Ｒ_LC＋Ｒoff)
Ｒ_LC＞＞Ｒoffのとき、Ｒ〜Ｒoff）

また、補助容量部の静電容量Ｃsは、ゲート絶縁膜の厚さをＤ、誘電率をε、単位面積当たりのゲート容量をＣgとすると、次式（２）で表される。

Ｃs=ε・Ｓ／Ｄ＝Ｃg・Ｓ ・・・（２）

素子分離や層間絶縁膜を形成するプロセスにより劣化した有機ＴＦＴのオフ電流は有機半導体層を流れる電流と考えられ、オフ電流により比抵抗を求めることができる。

したがって、有機半導体層の比抵抗をρ、有機半導体層の厚さをｄとすると、オフ抵抗Ｒoffは次式（３）で表される。

Ｒoff＝(Ｌ／ｄＷ)ρ ・・・（３）

図５は、１フィールド後の電圧保持率を理想的な９９％とした場合の有機ＴＦＴのチャネル幅Ｗと必要な補助容量面積Ｓとの関係を示す（図中のＸは320μｍ×320μｍの画素面積（約１×10^-7ｍ²）を示す）。

ここでは、有機ＴＦＴのオフ電流により求めたオフ抵抗（Ｒoff）の典型的な値として、0.28ＭΩ-ｍ及び2.8ＭΩ-ｍの２種類を図示した。

図５に示すように、Ｒoff＝0.28ＭΩ-ｍの場合は、ほとんどの領域で必要な補助容量面積Ｓが画素面積を上回っている。実際には、ゲート電極や配線が存在するため、画素面積からそれらの面積を除いた領域が補助容量として利用できる最大の面積となる。

したがって有機ＴＦＴの場合、補助容量は画素面積から有機ＴＦＴの面積を除いた領域で可能な限り最大の面積で形成する必要があることがわかるが、本発明に基づく表示装置では補助容量電極に透明導電材料を用いることにより、補助容量面積を大きくし、最大となるように設定して液晶部への蓄積容量（電圧保持率）を９９％と十分に維持できると同時に、画素の開口率も最大にすることができるのである。

このように、有機ＴＦＴのチャネル幅Ｗと補助容量面積Ｓとの関係から、開口率を最大にすると共に、画素面積から有機ＴＦＴの面積を除いた領域を可能な限り補助容量面積とすることによって、電圧保持率を高めるのに効果的な画素構造を提供することができる。

換言すれば、有機ＴＦＴのオン電流を確保するとともにオフ電流を制限するようにチャネル幅が決定され、このチャネル幅に対応して確保すべき電荷を保持するための補助容量の面積との関係に基づいて、有機ＴＦＴのチャネル幅Ｗと補助容量の面積Ｓとを１フィールド期間後、電圧保持率が理想的な９９％になるようにすることができる。

選択期間における液晶充電率
上記したと同様に設計した有機ＴＦＴの充分なオン電流を確保するためには、チャネル幅Ｗを大きくすることが必要であるが、このときのデータ電圧と補助容量面積Ｓとの関係は次のようになる。

図３において、データ電圧を液晶層に印加する場合（選択期間において）、有機ＴＦＴのオン抵抗をＲon、時刻ｔにおける液晶層にかかる電圧Ｖは、次式（４）で表される。

Ｖ＝Ｖmax{１−exp[−t／(Ｃ_LC＋Ｃs)×Ｒ]} ・・・（４）
（Ｒ＝Ｒ_LC×Ｒon／(Ｒ_LC＋Ｒon)
Ｒ_LC＞＞Ｒonのとき、Ｒ〜Ｒon
Ｒon＝Ｖds／Ｉds＝(Ｖg−Ｖth)／Ｉds
Ｃs＝Ｃg・Ｓ）

ここで、Ｖmaxはデータ電圧の初期値、Ｖdsはドレイン・ソース間電圧、Ｉdsはドレイン・ソース間電流（オン電流）、Ｖgはゲート電圧、Ｖthは閾値電圧であり、（Ｖg−Ｖth）は５Ｖ、Ｃgは６×10^-6Ｆ／ｃｍ²（ゲート酸化膜がＳｉＯ₂、厚さが150nm)である。

Ｑ-ＱＶＧＡ駆動の選択期間は140μsであり、次のオン電流を仮定して理想的な充電率（Ｖ／Ｖmax）＝99.9％が実現できるかを検討した。オン電流は、１×10^-5Ａ（μ＝１×10^-3cm²／Ｖ・s)、５×10^-6Ａ（μ＝５×10^-4cm²／Ｖ・s）及び１×10^-6Ａ（μ＝１×10^-4cm²／Ｖ・s）の３種類とした。

図６は、選択期間における液晶充電率（％）と補助容量面積Ｓとの関係を示す図である。図中のＹは、補助容量電極を従来技術のように遮光性の材料で形成して開口率を極力下げないようにした場合の典型的な補助容量電極面積（３×10^-9ｍ²）を示し、またＺは、本発明に基づいて補助容量電極を透明導電材料で形成して最大の面積とした場合の補助容量電極面積（８×10^-8ｍ²）を示す。

図６から分るように、補助容量面積が小さい場合は、充電が容易であるが、補助容量面積が大きい場合には、仮定したオン電流が小さいときは十分な充電率が達成できていない。しかし、オン電流が１×10^-5Ａ（μ＝１×10^-3cm²／Ｖ・s）の時には、99.9%以上の充電率が達成されており、現在の有機ＴＦＴの性能からこのオン電流の確保は可能である。

したがって、本実施の形態による有機ＴＦＴでは、選択期間における液晶充電率が最大であって補助容量面積が大きく、特に最大になるように、オン電流を大きく設定することができる。

非選択期間における液晶充電率
次に、非選択期間におけるデータ電圧の減少と補助容量面積Ｓとの関係を説明する。

Ｑ-ＱＶＧＡ駆動の非選択期間（16.6ms）後の充電率の減少をオフ電流値を仮定することにより求めた。図３において、有機ＴＦＴのオフ抵抗をＲoffとして時刻ｔにおける液晶層にかかる電圧Ｖは前述した次式（１）で表される。

Ｖ＝Ｖ₀exp［−t／(Ｃ_LC＋Ｃs)×Ｒ］ ・・・（１）
（Ｒ＝Ｒ_LC×Ｒoff／(Ｒ_LC＋Ｒoff)
Ｒ_LC＞＞Ｒoffのとき、Ｒ〜Ｒoff
Ｃs＝Ｃg・Ｓ）

図７は、オフ電流Ｉoffとして、１×10^-11Ａ、５×10^-11Ａ、１×10^-10Ａ、５×10^-10Ａ及び１×10^-9Ａの５種類を仮定し、オフ電流により求めたオフ抵抗から、非選択期間における液晶充電率（％）と補助容量面積Ｓとの関係を求めた結果を示す。図中のＹは、補助容量電極を従来技術のように遮光性の材料で形成して開口率を極力下げないようにした場合の典型的な補助容量電極面積（３×10^-9ｍ²）を示し、またＺは、本発明に基づいて補助容量電極を透明導電材料で形成して最大の面積とした場合の補助容量電極面積（８×10^-8ｍ²）を示す。

図7から、オフ電流を１×10^-11Ａ程度まで下げることができれば、補助容量の大小に関係なく充電率を９９％に保持できることが分かるが、ゲートリーク又は配線間のリークがあることを考慮するとオフ電流を抑えることは難しい。このため、オフ電流値が大きくなるにつれて、補助容量面積の大小による液晶の充電率の差異が大きくなっていくことが分かる。

有機ＴＦＴのオフ電流値として１×10^-9Ａ、１×10^-10Ａのうち、例えば１×10^-9Ａのときには、本発明に基づいて、補助容量電極を透明にして最大面積をとった場合は（図中、Ｚで示す。）充電率88.9％と高く保持されるが、従来技術のように不透明な補助容量電極の場合は（図中、Ｙで示す。）充電率38.5％と著しく減少してしまう。

したがって、本実施の形態による有機ＴＦＴでは、オフ電流が大きくなっても、非選択期間における液晶充電率が大となるように補助容量面積を大きく、特に最大にすることができる。

以上のように、有機ＴＦＴでのＱ-ＱＶＧＡ又はそれ以上の解像度の液晶ディスプレイを駆動する場合には、本発明に基づいて、補助容量電極を透明にしてその面積を拡大し、好ましくは最大面積をとることが、開口率を高め、かつ液晶電圧保持（高コントラスト）に非常に有効である。

液晶表示装置の他の構成
以上に説明した、１フィールド後の電圧保持率を９９％にする有機ＴＦＴのチャネル幅と補助容量（電極）面積との関係、選択期間における液晶充電率と補助容量面積との関係及び非選択期間における液晶充電率（すなわち液晶電圧保持率）と補助容量面積との関係は、図１に示したボトムゲート型構造の有機ＴＦＴに限らず、図８に示すデュアルゲート型構造及び図９に示すトップゲート型構造の有機ＴＦＴにも適用できる。なお、ＴＦＴ以外の領域の構成は、図１に示したものと基本的に同様であるので、その説明は省略する。

図８に示すデュアルゲート型構造の有機ＴＦＴ１２７によれば、基板１０２上に形成された第１ゲート電極１０４ａと、この第１ゲート電極を覆って形成された第１ゲート絶縁膜１０５ａと、この第１ゲート絶縁膜上に形成されたソース電極１０８、ドレイン電極１０９及び有機半導体層１０７とで有機ＴＦＴが形成され、さらにこの上に第２ゲート絶縁膜１０５ｂを介して第２ゲート電極１０４ｂが形成され、これによってＦＥＴ動作を上下のゲート電極によって行える。

このようなデュアルゲート型構造の有機ＴＦＴでは、各ゲート絶縁膜に接して上下に反転層を生成できるため、オフ電流を抑制しながら、オン電流（オン・オフ化）をさらに大きくすることができる。また、上下の各ＦＥＴのいずれかが動作不良となった場合でも、他方のＦＥＴを動作させることができ、トランジスタの信頼性が高くなる。

図９に示すトップゲート構造の有機ＴＦＴ１３７は、基板１０２上に形成されたソース電極１０８、ドレイン電極１０９及び有機半導体層１０７の上に形成されたゲート絶縁膜１０５ｃを介してトップゲート電極１０４ｃが形成されたものである。

以上に述べた本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想に基づいて種々に変形が可能である。

例えば、上述した液晶表示装置の各構成部分の材質をはじめ、形状及び構造、その形成方法等は種々に変更してよい。特に補助容量部については、その誘電体膜（上述の１０５など）はＳｉＯ₂以外にも誘電率の大きい別の材料で形成することもできる。また、液晶部の構造は、上述した層間絶縁膜１１０上に液晶配向膜１１１と接して画素電極を延設する構造としてもよい。

また、上述した補助容量（電極）の面積やそのパターンも変更してよく、その面積は画素領域の全域に亘る最大面積とすることが望ましいが、画素領域の面積の５０％〜１００％、更には８０％〜１００％とするのがよく、９０％〜１００％とするのが更によい。この面積比が５０％未満となれば、電圧保持が不十分となり、また選択期間における液晶充電率を考慮すれば９５％以下とするのが望ましい。

また、ボトムゲート型構造、トップゲート型構造及びデュアルゲート型構造の少なくとも一種からなる有機ＴＦＴを組み込むことも可能である。

また、本発明は上述した液晶表示装置に限らず、ＥＣ（エレクトロクロミズム）や有機ＥＬ（エレクトロルミネセンス）などの他の表示装置にも適用することができる。

以上のように、本発明に係る表示装置は、電圧保持を十分に行えると共に開口率を高めることができ、特に高コントラスト、高輝度の液晶表示装置として極めて有用である。

本発明の実施の形態による液晶表示装置の一画素に対応する部分断面図（図２のＡ−Ａ線に沿う断面図）である。 同、液晶表示装置の画素のレイアウトを示す平面図である。 同、画素の等価回路図である。 同、液晶表示装置の画素部及び周辺回路部を含む等価回路図である。 同、液晶表示装置の駆動用有機ＴＦＴのチャネル幅Ｗと必要な補助容量面積Ｓとの関係を示すグラフである。 同、選択期間における液晶充電率と補助容量面積Ｓとの関係を示すグラフである。 同、非選択期間における液晶充電率と補助容量面積Ｓとの関係を示すグラフである。 同、他の液晶表示装置の一画素に対応する部分断面図である。 同、更に他の液晶表示装置の一画素に対応する部分断面図である。

符号の説明

１１…ゲートライン、１２…有機ＴＦＴ、１４…データライン、１６…コモンライン、
１００…液晶表示装置、１０１、１１６…偏光板、１０２、１１５…基板、
１０３…補助容量電極、１０４…ゲート電極、１０４ａ…第１ゲート電極、
１０４ｂ…第２ゲート電極、１０４ｃ…トップゲート電極、
１０５、１０５ｃ…ゲート絶縁膜、１０５ａ…第１ゲート絶縁膜、
１０５ｂ…第２ゲート絶縁膜、１１６…透明画素電極、１０７…有機半導体層、
１０８…ソース電極、１０９…ドレイン電極、１１０…層間絶縁膜、
１１１、１１３…液晶配向膜、１１２…液晶層、１１４…対向電極、
１１７…ボトムゲート型有機ＴＦＴ、１１８…駆動回路基板、１１９…対向基板、
１２０…補助容量部、１２２…液晶部、１２７…デュアルゲート型有機ＴＦＴ、
１３７…トップゲート型有機ＴＦＴ

Claims (10)

1. 駆動トランジスタと補助容量とにより各画素を駆動制御する表示装置において、少なくとも前記補助容量の電極が透明導電材料で構成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記画素の少なくとも一部に少なくとも前記補助容量が重なる構造とした、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記補助容量が、画素面積から前記駆動トランジスタの面積を除いた領域内に形成された、請求項２に記載の表示装置。
4. 前記駆動トランジスタとしての薄膜トランジスタのソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも一つが透明導電材料で構成されている、請求項１に記載の表示装置。
5. 前記薄膜トランジスタ及び前記補助容量の電極のいずれもが透明導電材料で構成されている、請求項４に記載の表示装置。
6. 前記透明導電材料がITO、FTO、ZnO、CuAlO₂、SrCu₂O₂、PEDOT-PSS及びポリアセチレンのいずれか、或いはこれらの組み合わせからなる、請求項１、３又は４に記載の表示装置。
7. 前記駆動トランジスタとしての薄膜トランジスタのチャネル部を構成する半導体層が有機半導体層である、請求項１に記載の表示装置。
8. 前記有機半導体層が、ペンタセン及びポリチオフェンの少なくとも一方を含む、請求項７に記載の表示装置。
9. 前記駆動トランジスタがボトムゲート型構造、トップゲート型構造及びデュアルゲート型構造の少なくとも一種からなる、請求項１に記載の表示装置。
10. バックライト照射される透過型の液晶表示装置として構成された、請求項１に記載の表示装置。
    

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