JP2008165029A - Liquid crystal display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、薄膜トランジスタ(TFT)を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。 The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly to an active matrix liquid crystal display device using a thin film transistor (TFT).
液晶表示装置は、表示部の薄型化が可能であり、事務機器やコンピュータ等の表示装置あるいは特殊な表示装置への用途として要求が高まっている。 The liquid crystal display device can have a thin display portion, and there is an increasing demand for use as a display device such as office equipment and a computer or a special display device.
これらの中で、アモルファスシリコン(a−Si)またはポリシリコン(p−Si)を用いたTFTをスイッチング素子としてマトリクス上に配した液晶表示装置は、表示品位が高く、低消費電力であるため、その開発が盛んに行われている。 Among these, a liquid crystal display device in which a TFT using amorphous silicon (a-Si) or polysilicon (p-Si) is arranged on a matrix as a switching element has high display quality and low power consumption. Its development is actively underway.
特にp−Siを用いたTFT(p−SiTFT)は、a−Siを用いたTFT(a−SiTFT)よりも移動度が10から100倍程度高く、その利点を利用して画素スイッチング素子として用いるだけでなく、周辺駆動回路にp−SiTFTを用いて、画素TFTと駆動回路TFTを同一基板上に一体的に形成する駆動回路一体型の液晶表示装置が知られている。 In particular, a TFT using p-Si (p-Si TFT) has a mobility about 10 to 100 times higher than that of a TFT using a-Si (a-Si TFT), and is used as a pixel switching element by taking advantage of the advantage. In addition, a driving circuit integrated liquid crystal display device in which a pixel TFT and a driving circuit TFT are integrally formed on the same substrate by using a p-Si TFT for a peripheral driving circuit is known.
p−Siは結晶成長プロセス温度の相違により、高温ポリシリコンと低温ポリシリコンに分類される。高温ポリシリコンは、高温でSPC(固相成長)により形成されるため均一な半導体層を容易に得ることができ、例えば300ppi以上の高解像度が要求されるプロジェクタ等の投射型液晶表示装置において好適に用いられる。しかし、高温ポリシリコンは石英基板など耐熱性に優れた高価な基板上に形成する必要があり、低温ポリシリコンの場合に比べ製造コストがかかるため、低温ポリシリコンを用いた投射型の液晶表示装置の実用化が望まれている。 p-Si is classified into high-temperature polysilicon and low-temperature polysilicon depending on the difference in crystal growth process temperature. High-temperature polysilicon is formed by SPC (solid phase growth) at a high temperature, so that a uniform semiconductor layer can be easily obtained. For example, it is suitable for a projection type liquid crystal display device such as a projector that requires a high resolution of 300 ppi or more. Used for. However, it is necessary to form high-temperature polysilicon on an expensive substrate having excellent heat resistance such as a quartz substrate, and the production cost is higher than that of low-temperature polysilicon. Therefore, a projection type liquid crystal display device using low-temperature polysilicon. The practical application of this is desired.
ところで、TFTでは、シリコンなどの半導体層に光が照射されるとリーク電流が流れる。そのため、液晶表示装置では、バックライトからの光によって画素TFTにリーク電流が発生し、表示のコントラスト等を劣化させる問題があり、強い光を照射するプロジェクタの場合では上記の問題が生じやすい。そこで、画素TFTの上層側及び下層側に金属製の遮光膜を設けることで、半導体層に光が照射されるのを防ぎリーク電流を抑えることがなされている。 By the way, in TFT, when a semiconductor layer such as silicon is irradiated with light, a leak current flows. Therefore, in the liquid crystal display device, there is a problem that a leak current is generated in the pixel TFT due to light from the backlight and the contrast of the display is deteriorated. In the case of a projector that emits strong light, the above problem is likely to occur. Therefore, by providing a metal light-shielding film on the upper layer side and lower layer side of the pixel TFT, it is possible to prevent the semiconductor layer from being irradiated with light and to suppress the leakage current.
このような遮光膜を備えた液晶表示装置の中には、画素TFTの下層側の遮光膜を導電材で設け、画素TFTのゲート電極と電気接続し、ゲート電極に接続されている走査線の電気抵抗を小さくすることで、高い周波数の駆動時においてもクロストーク等の発生を抑え、安定動作させることが知られている(例えば、特許文献1参照)。 In a liquid crystal display device having such a light-shielding film, a light-shielding film on the lower side of the pixel TFT is provided with a conductive material, electrically connected to the gate electrode of the pixel TFT, and the scanning line connected to the gate electrode. It is known that by reducing the electrical resistance, the occurrence of crosstalk or the like can be suppressed even during high-frequency driving, and stable operation can be performed (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、画素TFTの下層側の遮光膜とゲート電極を電気接続するとリーク電流が発生し易くなり、表示のコントラスト等を劣化させる問題がある。特に、低温ポリシリコンからなるTFTは高温ポリシリコンの場合に比べ、リーク電流が発生しやすいため、低温ポリシリコンからなるTFTを用いて液晶表示装置において、遮光膜とゲート電極を電気接続した場合、リーク電流に起因するコントラストの劣化はより顕著なものとなる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、画素TFTのリーク電流を抑制して表示コントラストの劣化を抑えるとともに、高い周波数の駆動時であっても安定動作が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and provides a liquid crystal display device capable of suppressing display current deterioration by suppressing leakage current of pixel TFTs and capable of stable operation even when driving at a high frequency. The purpose is to do.
本発明の表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置において、前記アレイ基板は、表示領域及び駆動回路領域に区画された透明基板と、前記表示領域に形成され表示領域にマトリクス状に配置された画素電極を駆動する第1薄膜トランジスタと、前記透明基板の前記駆動回路領域に形成され前記第1薄膜トランジスタに駆動信号を供給する第2薄膜トランジスタと、前記第1薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第1遮光膜と、前記第2薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第2遮光膜と、を備え、前記第1遮光膜がアース接続され接地電位に設定され、前記第2遮光膜が前記第2薄膜トランジスタのゲート電極と電気接続されていることを特徴とする。 The display device of the present invention is a liquid crystal display device configured by sandwiching a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate, wherein the array substrate includes a transparent substrate partitioned into a display region and a drive circuit region, A first thin film transistor that drives pixel electrodes arranged in a matrix in the display region, and a second thin film transistor that is formed in the drive circuit region of the transparent substrate and supplies a drive signal to the first thin film transistor; A conductive first light-shielding film provided on a lower layer side of the first thin film transistor; and a conductive second light-shielding film provided on a lower layer side of the second thin film transistor, wherein the first light-shielding film is grounded The second light-shielding film is electrically connected to the gate electrode of the second thin film transistor.
本発明によれば、表示コントラストの劣化を抑えつつ、高周波数駆動時の動作を安定させることができる。 According to the present invention, it is possible to stabilize the operation during high-frequency driving while suppressing deterioration of display contrast.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置1を概略的に示す断面図、図2は遮光膜14,44の配置を示すガラス基板12の平面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid
この液晶表示装置1は、図1に示すように、アレイ基板10と、このアレイ基板10に対向配置された対向基板100と、アレイ基板10と対向基板100との間に配置された液晶層90とを備えている。これらアレイ基板10と対向基板100とは、液晶層90を挟持するための所定のギャップを形成するシール部材(不図示)によって貼り合わせられている。
As shown in FIG. 1, the liquid
液晶層90は、アレイ基板10と対向基板100との間に封入された液晶組成物によって構成されている。またこの液晶表示装置1の両面には偏光板18、110がそれぞれ貼り付けられており、その背面には図示しない光源が配置されている。
The
アレイ基板10は、画像を表示する表示領域R1と、その外周部において駆動回路が形成される駆動回路領域R2に区画されており、表示領域R1は、互いに交差してなる複数の信号線(図示せず)とゲート線(図示せず)との交差部に画素電極44と接続されたスイッチング素子であるn型のp−SiTFT(以下、画素TFTという)20をマトリクス状に有し、駆動回路領域R2は、駆動回路素子であるn型のp−SiTFT(以下、駆動回路TFTという)50を有する。この画素TFT20は駆動回路TFT50からの映像信号やゲート信号等の駆動信号によって駆動される。
The
この各TFT20,50は、より詳細には、アレイ基板10は、ガラス基板などの透明基板12を有しており、この透明基板12上面の表示領域R1には、モリブデン−タングステン合金などの導電性の金属材料からなる第1遮光膜14及びSiO2などの絶縁層16を介して画素TFT20の半導体層22、ゲート絶縁層24、ゲート電極26が順次積層されており、トップゲート型の画素TFT20が形成されている。
More specifically, each of the
第1遮光膜14は、図2に示すように、半導体層22に対応して透明基板12上面に島状に設けられており、引き出し線14aによって透明基板12の外部へ一体に引き出されアース接続され接地電位に設定されている。
As shown in FIG. 2, the first light-
画素TFT20の半導体層22は、チャネル領域28と、このチャネル領域28に隣接しリン(P+ )イオンを低濃度でドーピングしたLDD(Lightly Doped Drain)領域30,31と、LDD領域30,31に隣接しリン(P+ )イオンを高濃度でドーピングしてなるソース領域32及びドレイン領域34とを有しており、第1遮光膜14上の領域に配設されている。
The
また、透明基板12上面の駆動回路領域R2には、モリブデン−タングステン合金などの導電性の金属材料からなる第2遮光膜44及びSiO2などの絶縁層16を介して駆動回路TFT50の半導体層52、ゲート絶縁層24、ゲート電極56が順次積層されており、トップゲート型の駆動回路TFT50が形成されている。
Further, the
第2遮光膜44は第1遮光膜14同様、図2に示すように、半導体層52に対応して透明基板12上面に島状に設けられ、各第2遮光膜44を一体に接続する引き出し線44aが駆動回路TFT50のゲート電極56と電気的に接続されている。
Like the first
駆動回路TFT50の半導体層52は、チャネル領域58と、このチャネル領域58に隣接しリン(P+ )イオンを低濃度でドーピングしたLDD領域60,61と、LDD領域60,61に隣接しリン(P+ )イオンを高濃度でドーピングしてなるソース領域62及びドレイン領域64とを有しており、第2遮光膜44上の領域に配設されている。
The
ゲート絶縁層24、ゲート電極26,56上には、SiO2などからなる層間絶縁層36が設けられており、その上には、表示領域R1において半導体層22に接続されるソース電極38及びドレイン電極40が形成され、駆動回路領域R2において半導体層52に接続されるソース電極68及びドレイン電極70が形成されている。
An
ソース電極38とドレイン電極40の一端は、層間絶縁層36に設けられたコンタクトホールを介して画素TFT20のソース領域32とドレイン領域34にそれぞれ接続されており、ドレイン電極40の他端は、パッシベーション層42を介してソース電極38とドレイン電極40の上に配設されたITOからなる画素電極44と接続されている。また、ソース電極38は、ドレイン電極40側の端部が少なくともドレイン電極40側のLDD領域31を覆うように両LDD領域30,31に跨って延設されており、上方から半導体層22に向かう光を遮光するようになっている。また、ソース電極68とドレイン電極70の一端は、層間絶縁層36に設けられたコンタクトホールを介して駆動回路TFT50のソース領域62とドレイン領域64にそれぞれ接続されており、ソース電極68は、ドレイン電極70側の端部が少なくともドレイン電極70側のLDD領域61を覆うように両LDD領域60,61に跨って延設されており、上方から半導体層22に向かう光を遮光するようになっている。なお、46はパッシベーション層42の上に積層されている配向膜である。
One end of the
対向基板100は、ガラス基板などの透明基板102上にカラーフィルター層104、共通電極106及び配向膜108が順次積層されている。
In the
以上のように、本実施形態における液晶表示装置であれば、画素TFT20の下層側に形成された第1遮光膜14がアースと電気的に接続されて接地電位に設定され、駆動TFT50のゲート電極56が駆動TFT50の下層側に形成された第2遮光膜44と電気的に接続されている。このため、画素TFT20では第1遮光膜14を接地電位とすることで、画素TFT20のリーク電流の発生を抑えて表示コントラストの劣化を低減し良好な表示を得ることができると共に、駆動回路TFT50では、第2遮光膜44とゲート電極56とを電気的に接続し、駆動回路TFT50のチャネル領域58の上下に第2遮光膜44とゲート電極56を配置し、且つ、第2遮光膜44をゲート電極56と電気的に接続させることによって、チャネル領域58の上下の両界面にチャネルを形成させることで、オン電流を増加させることが可能となる。従って、駆動回路TFT50は十分なオン電流にて駆動することが可能となるので、各駆動回路TFT50の特性のばらつきによる動作不良の発生を改善させることができるので、駆動回路TFT50のオン電流値の低下を抑えて高周波数駆動時においても駆動回路を安定して駆動させ、表示品位を向上させることができる。また、液晶表示装置が300ppi以上の高精細画素の場合や、画素TFT20を低温ポリシリコンで構成した場合であっても、画素TFT20のリーク電流の発生を抑えることができ、表示品位に優れたプロジェクタ等の投射型液晶表示装置を安価な低温ポリシリコンを用いて製造することが可能となる。
As described above, in the liquid crystal display device according to this embodiment, the first
1…液晶表示装置
10…アレイ基板
12…透明基板
14…第1遮光膜
44…第2遮光膜
20…画素TFT
22,52…半導体層
26,56…ゲート電極
28,58…チャネル領域
32,62…ソース領域
34,64…ドレイン領域
38,68…ソース電極
40,70…ドレイン電極
44…画素電極
50…駆動回路TFT
DESCRIPTION OF
22, 52... Semiconductor layers 26 and 56...
Claims (2)
前記アレイ基板は、表示領域及び駆動回路領域に区画された透明基板と、前記表示領域に形成され表示領域にマトリクス状に配置された画素電極を駆動する第1薄膜トランジスタと、前記透明基板の前記駆動回路領域に形成され前記第1薄膜トランジスタに駆動信号を供給する第2薄膜トランジスタと、前記第1薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第1遮光膜と、前記第2薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第2遮光膜と、を備え、
前記第1遮光膜がアース接続され接地電位に設定され、前記第2遮光膜が前記第2薄膜トランジスタのゲート電極と電気接続されていることを特徴とする液晶表示装置。 In a liquid crystal display device configured by sandwiching a liquid crystal layer between an array substrate and a counter substrate,
The array substrate includes a transparent substrate partitioned into a display region and a drive circuit region, a first thin film transistor for driving pixel electrodes formed in the display region and arranged in a matrix in the display region, and the driving of the transparent substrate. A second thin film transistor formed in a circuit region for supplying a driving signal to the first thin film transistor; a conductive first light shielding film provided on a lower layer side of the first thin film transistor; and a lower layer side of the second thin film transistor. A conductive second light-shielding film,
The liquid crystal display device, wherein the first light-shielding film is grounded and set to a ground potential, and the second light-shielding film is electrically connected to a gate electrode of the second thin film transistor.
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