JP3186023B2 - 直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高開口率、高画
質、低反射率を実現する直視型液晶表示装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワークステーション、パーソナル
コンピュータ、ポータブルテレビ等に広く利用されてい
る直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置の断面構成を図
３に示す。図３に示す直視型薄膜トランジスタ液晶表示
装置は、いわゆる逆スタガ型構成であり、アレイ基板１
上にゲート電極２が形成され、ゲート電極２を含むアレ
イ基板１は絶縁膜３で覆われている。絶縁膜３上には、
半導体層４、ソース電極５、ドレイン電極６及び画素電
極７が設けられている。ソース電極５とドレイン電極６
は絶縁膜８で絶縁され、ソース電極５と半導体層４及び
ドレイン電極６と半導体層４がそれぞれ接続され、ゲー
ト電極２、半導体層４、ソース電極５及びドレイン電極
６の間で薄膜トランジスタを構成する。さらに、画素電
極７及び絶縁膜９を介してソース電極５及びドレイン電
極６の上には液晶層１０が形成され、液晶層１０の上に
は対向電極１１が設けられている。対向電極１１と対向
基板１２の間であって、ソース電極５及びドレイン電極
６等に対向する部分にはブラックマトリクス１３が設け
られている。また、バックライト１４はアレイ基板１側
に設置されている。

【０００３】ブラックマトリクス１３は、主にゲート電
極２とソース電極５の間、ソース電極５と画素電極７と
の間等からの光抜け、及びこれらの電極近傍における液
晶層１０の配向乱れによる光抜けを遮光する。また、直
視型薄膜トランジスタ液晶表示装置低反射率を実現する
ために、ブラックマトリクス１３自身は反射率の低い材
料で形成されている。そのため、図中出射光１６とは逆
方向に入射する外光がゲート電極２、ソース電極５及び
ドレイン電極６等の金属層により反射されるのを防止す
る。また、バックライト１４からの入射光１５の一部は
ゲート電極２により遮光されるため、半導体層４の光導
電(photoconduction)が抑制される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の直視型薄膜
トランジスタ液晶表示装置においては、対向基板１２側
にブラックマトリクス１３が形成されているが、アレイ
基板１と対向基板１２の張り合わせ精度が低いために、
張合わせ精度を考慮してブラックマトリクス１３をゲー
ト電極２とソース電極５等の面積よりも大きめに形成し
なければならず、マージンが大きくなり、開口率向上の
大きな妨げになっていた。

【０００５】開口率向上をはかるために、アレイ基板１
側の最上層にブラックマトリクスを形成する方法も考え
られる。しかし、アレイ基板１側の最上層にブラックマ
トリクスを形成する場合、そのすぐ上に液晶層１０が位
置するため、電界を乱さないように、ブラックマトリク
スの材料として樹脂等の誘電体を用いなければならな
い。ところが、樹脂等は金属と違って遮光性能が低いた
め、一定の遮光性能を発揮するためには、ブラックマト
リクスの膜厚を厚くしなければならない。ブラックマト
リクスの膜厚が厚いと、液晶層１０内に配向乱れが発生
し、画質が低下する等の問題が生じる。

【０００６】また、アレイ基板１側の最下層、すなわち
アレイ基板１とゲート電極２等の間に遮光膜を設ける方
法も考えられる。しかし、この方法では、外光はゲート
電極２、ソース電極５等により反射され、極めて外光反
射の多いものとなる。

【０００７】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、高開口率、高画質、低反射
率を同時に実現する直視型薄膜トランジスタ液晶表示装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置の第
１の構成は、アレイ基板上にゲート電極及びソース電極
がそれぞれ所定の方向に配列形成され、前記ゲート電極
と前記ソース電極の交点近傍に画素電極に接続されたド
レイン電極及び前記ソース電極と前記ドレイン電極に接
続された半導体層が形成され、前記半導体層は前記ゲー
ト電極の電位により前記ソース電極と前記ドレイン電極
の導通を制御する薄膜トランジスタを構成し、前記アレ
イ基板に対向して設けられた対向基板上に対向電極が形
成され、前記アレイ基板と前記対向基板間に液晶が封入
され、バックライトからの入射光を透過させて画像表示
を行うものであって、前記バックライトは前記対向基板
側に設けられ、前記ゲート電極、前記ソース電極及び前
記ドレイン電極は前記半導体層よりも前記対向基板側に
位置し、かつ前記ゲート電極と前記ソース電極及び前記
ゲート電極と前記ドレイン電極とが部分的にオーバーラ
ップして前記半導体層を完全に覆うように形成され、前
記バックライトからの入射光が前記半導体層に到達しな
いように遮光する。上記構成において、前記ゲート電
極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極よりも前記ア
レイ基板側に遮光層が形成され、前記遮光層は前記画素
電極に対向する部分に前記バックライトからの入射光を
透過させるための開口を有することが好ましい。

【０００９】本発明の直視型薄膜トランジスタ液晶表示
装置の第２の構成は、アレイ基板上にゲート電極及びソ
ース電極がそれぞれ所定の方向に配列形成され、前記ゲ
ート電極と前記ソース電極の交点近傍に画素電極に接続
されたドレイン電極及び前記ソース電極と前記ドレイン
電極に接続された半導体層が形成され、前記半導体層は
前記ゲート電極の電位により前記ソース電極と前記ドレ
イン電極の導通を制御する薄膜トランジスタを構成し、
前記アレイ基板に対向して設けられた対向基板上に対向
電極が形成され、前記アレイ基板と前記対向基板間に液
晶が封入され、バックライトからの入射光を透過させて
画像表示を行うものであって、前記ゲート電極、前記ソ
ース電極及び前記ドレイン電極よりも前記アレイ基板側
に遮光層が形成され、前記遮光層は前記画素電極に対向
する部分に前記バックライトからの入射光を透過させる
ための開口を有する。

【００１０】また、本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の第３の構成は、液晶層を挟んで相互に対向
するアレイ基板及び対向基板と、前記対向基板の前記ア
レイ基板に対向する面に形成された対向電極と、前記対
向基板の前記アレイ基板とは反対側に設けられたバック
ライトと、前記アレイ基板の前記対向基板に対向する面
（以下、表面とする）に対して第１の高さを有する面に
所定の方向に平行に配列形成された複数のゲート電極
と、前記アレイ基板表面に対して前記第１の高さとは異
なる第２の高さを有する面に前記ゲート電極の配列方向
に略直交する方向に並列に配列形成された複数のソース
電極と、前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、隣
接する２つの前記ゲート電極と、隣接する２つの前記ソ
ース電極とで囲まれた領域で、かつ、前記アレイ基板表
面に対して第３の高さを有する面に形成された画素電極
と、前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、前記ゲ
ート電極と前記ソース電極の交点の近傍で、かつ、前記
アレイ基板表面に対して少なくとも前記第１の高さとは
異なる第４の高さを有する面に形成され、少なくとも前
記画素電極に接続されたドレイン電極と、前記アレイ基
板表面に垂直な方向から見て、前記ゲート電極と前記ソ
ース電極の交点の近傍で、かつ、前記ゲート電極、前記
ソース電極及び前記ドレイン電極により前記バックライ
トからの光が遮蔽されるように、前記アレイ基板表面に
対して少なくとも前記第１、第２及び第４の高さよりも
低い第５の高さを有する面に形成され、前記ソース電極
及び前記ドレイン電極に接続され、前記ゲート電極の電
圧により前記ドレイン電極の導通を制御する薄膜トラン
ジスタを構成する半導体層とを具備し、 前記ゲート電極
と前記ソース電極及び前記ゲート電極と前記ドレイン電
極とが部分的にオーバーラップして前記半導体層を完全
に覆うように形成されている。

【００１１】また、本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の第４の構成は、液晶層を挟んで相互に対向
するアレイ基板及び対向基板と、前記対向基板の前記ア
レイ基板に対向する面に形成された対向電極と、前記ア
レイ基板の前記対向基板とは反対側に設けられたバック
ライトと、前記アレイ基板の前記対向基板に対向する面
（以下、表面とする）に対して第１の高さを有する面に
所定の方向に平行に配列形成された複数のゲート電極
と、前記アレイ基板表面に対して前記第１の高さとは異
なる第２の高さを有する面に前記ゲート電極の配列方向
に略直交する方向に並列に配列形成された複数のソース
電極と、前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、隣
接する２つの前記ゲート電極と、隣接する２つの前記ソ
ース電極とで囲まれた領域で、かつ、前記アレイ基板表
面に対して第３の高さを有する面に形成された画素電極
と、前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、前記ゲ
ート電極と前記ソース電極の交点の近傍で、かつ、前記
アレイ基板表面に対して少なくとも前記第１の高さとは
異なる第４の高さを有する面に形成され、少なくとも前
記画素電極に接続されたドレイン電極と、前記アレイ基
板表面に垂直な方向から見て、前記ゲート電極と前記ソ
ース電極の交点の近傍で、かつ、前記ゲート電極、前記
ソース電極及び前記ドレイン電極により前記バックライ
トからの光が遮蔽されるように、前記アレイ基板表面に
対して少なくとも前記第１、第２及び第４の高さよりも
低い第５の高さを有する面に形成され、前記ソース電極
及び前記ドレイン電極に接続され、前記ゲート電極の電
圧により前記ドレイン電極の導通を制御する薄膜トラン
ジスタを構成する半導体層と、前記アレイ基板表面に垂
直な方向から見て、少なくとも前記ゲート電極、前記ソ
ース電極、前記ドレイン電極及びこれらと前記画素電極
との間の空間を覆うように、前記半導体層よりも前記ア
レイ基板表面側に形成された遮光層とを具備する。

【００１２】上記第３及び第４の構成において、前記ア
レイ基板表面に垂直な方向から見て、前記ドレイン電極
は前記ソース電極と平行に設けられ、前記ゲート電極は
前記ソース電極と前記ドレイン電極の間で、かつ前記ソ
ース電極及び前記ドレイン電極と部分的に重複するよう
に、前記ソース電極に平行な突出部を有し、前記半導体
層は前記ゲート電極と平行に前記ソース電極、前記ドレ
イン電極及び前記ゲート電極の突出部よりも前記アレイ
基板側に形成されていることが好ましい。

【００１３】上記第３の構成において、前記アレイ基板
表面に垂直な方向から見て、少なくとも前記ゲート電
極、前記ソース電極、前記ドレイン電極及びこれらと前
記画素電極との間の空間を覆うように、遮光層が前記半
導体層よりも前記アレイ基板表面側に形成されているこ
とが好ましい。

【００１４】上記第１から第４の各構成において、前記
半導体層は、アモルファスシリコン及びポリシリコンか
ら選択されたいずれかで形成されていることが好まし
い。また、前記遮光層は導電性の材料で形成され、電源
に接続されていることが好ましい。また、前記遮光層は
低反射率の材料により形成されていることが好ましい。
また、前記遮光層は、下層の酸化クロムと上層のクロム
との２層構造であることが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の直視型薄膜トランジスタ
液晶表示装置の第１及び第３の構成は、図３に示す従来
例と異なり、バックライトを対向基板側に配置し、アレ
イ電極側から出射する出射光により画像表示を行う。ま
た、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を半導体
層よりも対向基板側、すなわちバックライトに近い側に
配置し、これら３つの電極いずれか又は全部で半導体層
を遮光する。従って、バックライトからの入射光は半導
体層へは到達しないので、半導体層の光導電を防止する
ことができる。また、図３に示す従来例ではゲート電極
によってのみ、バックライトからの半導体層への入射光
を遮蔽していたため、ゲート電極は少なくとも半導体層
よりも大きな面積を有する部分が必要であった。しかし
ながら、本発明の第１又は第３の構成によれば、少なく
ともゲート電極、ソース電極及びドレイン電極のいずれ
か又はこれら全部により半導体層を覆うため、ゲート電
極の半導体層を覆う部分の大きさを小さくすることがで
きる。その結果、一画素に占める電極の面積が小さくな
り、光が透過し得る画素電極の開口部分の面積が大きく
なり、高開口率を実現することができる。

【００１６】また、第１及び第３の構成において、ゲー
ト電極、ソース電極、ドレイン電極及びこれらと画素電
極との間の空間を覆うように遮光層をアレイ基板上に形
成することにより、アレイ基板に入射する外光は遮光層
により遮蔽され、金属材料によるゲート電極、ソース電
極、ドレイン電極等によっては反射されない。また、ゲ
ート電極、ソース電極及びドレイン電極と画素電極間の
空間並びに、それらの近傍の液晶配向乱れによる光抜け
は、遮光層により遮光される。そのため、反射の少な
く、高画質な直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置が得
られる。

【００１７】また、直視型薄膜トランジスタ液晶表示装
置の第２及び第４の構成は、バックライトの位置はアレ
イ基板側であっても対向基板側であってもいずれでもよ
く、特に第４の構成では図３に示す従来例と同様に、バ
ックライトをアレイ基板側に配置し、対向電極側から出
射する出射光により画像表示を行う。アレイ基板上に遮
光層を形成しているので、バックライトからの入射光は
遮光層により遮蔽され、半導体層には到達しない。その
ため、半導体層の光導電を防止することができる。ま
た、遮光層はアレイ基板側に形成され、遮光層の上にゲ
ート電極、ソース電極、ドレイン電極、画素電極等が形
成されるため、遮光層のマージンは小さな値でよく、高
開口率を実現することができる。

【００１８】さらに、上記第３及び第４の構成におい
て、アレイ基板表面に垂直な方向から見て、ドレイン電
極をソース電極と平行に設け、またゲート電極にソース
電極とドレイン電極の間で、かつソース電極及びドレイ
ン電極と部分的に重複するように、ソース電極に平行な
突出部を形成し、さらに、半導体層をゲート電極と平行
にソース電極、ドレイン電極及びゲート電極の突出部よ
りもアレイ基板側に形成することにより、これらの電極
の一画素に占める割合を小さくしつつ、半導体層をこれ
らの電極で覆うことができる。

【００１９】また、第１から第４の各構成において、遮
光層の材料として金属等の高遮光率物質を用いることに
より、膜厚を薄くすることができ、画素電極内部の液晶
層内に配向乱れは生じない。また、対向基板側にブラッ
クマトリクスを設ける必要もない。また、遮光層とし
て、低反射率の材料を用いることにより、遮光層自身に
よる反射を小さくすることができ、低反射率を実現する
ことができる。

【００２０】本発明の直視型薄膜トランジスタ液晶表示
装置の具体的構成例を図１及び図２を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の直視型薄膜トランジスタ液晶表示
装置における液晶層からアレイ基板側を見た平面透視図
であり、図２は図１におけるＡ−Ｏ−Ａ方向の断面図で
ある。図２における液晶層１０からアレイ基板１側に向
かう方向を「下」と表現する。この構成例では、バック
ライト１４を対向基板１２側に配置した、上記第１の構
成に係るものであるが、バックライト１４をアレイ基板
１側に配置した第２の構成例についても同様である。

【００２１】図１に示すように、複数のゲート電極２が
所定方向（例えば、横方向とする）に所定の間隔で平行
に配列され、また、複数のソース電極５がゲート電極２
の配列方向に直交する方向（例えば、縦方向とする）に
所定の間隔で平行に配列されている。アレイ基板１の対
向基板１２に対向する面１ａ（以下、表面とする）に対
するエレベーション関係は、ゲート電極２が配列されて
いる面（第１の高さを有する面）よりもソース電極５が
配列されている面（第２の高さを有する面）の方が上で
ある。また、アレイ基板１の表面１ａに対し垂直な方向
から見て、隣接する２つのゲート電極２及び２つのソー
ス電極５で定められる領域（画素領域）１００が、直視
型薄膜トランジスタ液晶表示装置の１画素に相当する。

【００２２】図１及び図２に示すように、ゲート電極２
はソース電極５と平行に縦方向に突出部２ａを有し、突
出部２ａはソース電極５と部分的に重複している。ま
た、ゲート電極２の突出部２ａを挟んでソース電極５と
平行に（縦方向に）ドレイン電極６が設けられている。
ゲート電極２の突出部２ａはドレイン電極６とも部分的
に重複している。この構成例では、ドレイン電極６はソ
ース電極５と同じ高さに形成されている。

【００２３】ゲート電極２の突出部２ａ、ソース電極５
及びドレイン電極６の下方には、ゲート電極２と平行に
（横方向に）半導体層４が設けられている。半導体層４
としては、例えばポリシリコン等を用いる。半導体層４
は、ゲート電極２の突出部２ａ、ソース電極５及びドレ
イン電極６に完全に覆われている。ソース電極５及びド
レイン電極６は、それぞれ半導体層４と導通するための
アレイ基板１に対して垂直な導通部５ａ及び６ａを有す
る。また、ドレイン電極６は画素電極７と導通するため
の導通部６ｂも有している。

【００２４】ゲート電極２及びソース電極５の下方を除
いて、ドレイン電極６よりも下の部分には、画素電極７
が設けられている。ゲート電極２、半導体層４ソース電
極５及びドレイン電極６で薄膜トランジスタを構成し、
半導体層４はゲート電極２の電位によりソース電極５と
ドレイン電極６の導通を制御する。直視型薄膜トランジ
スタ液晶表示装置全体としては、薄膜トランジスタは、
ゲート電極２とソース電極５の交点近傍にマトリクス状
に配列されることになる。なお、各電極２、５、６、７
及び半導体層４の間には絶縁層が設けられている。

【００２５】アレイ基板１上で、かつゲート電極２、ソ
ース電極５、ドレイン電極６等の下方には遮光層２０が
形成されている。図１に示すように、遮光層２０は画素
電極７と略相似形で、画素電極７よりもわずかに小さい
開口１０１を有する。一方、アレイ基板１に対向して設
けられた対向基板１２のアレイ基板１側には対向電極１
１が形成されている。アレイ基板１と対向基板１２とは
スペーサ（図示せず）により所定の間隔に保持され、ア
レイ基板１と対向基板１２との間に液晶が封入され、液
晶層１０を形成する。バックライト１４は対向基板１２
側に設けられている。バックライト１４からの入射光１
５は、対向基板１２に入射し、液晶層１０を透過してア
レイ基板１側の遮光層２０の開口１０１より出射した出
射光１６により画像表示を行う。

【００２６】上記構成によれば、アレイ基板１側から見
て、ゲート電極２、ソース電極５及びドレイン電極６が
半導体層４よりも対向基板１２側に位置し、ゲート電極
２とソース電極５及びゲート電極２とドレイン電極６と
が部分的にオーバーラップし、半導体層４を完全に覆っ
ているので、バックライト１４からの入射光１５は、ゲ
ート電極２、ソース電極５及びドレイン電極６により遮
られ、半導体層４には到達しない。その結果、半導体層
４のチャネル部分は光が照射されず、薄膜トランジスタ
の光導電(photoconduction)が抑制される。

【００２７】また、アレイ基板１上の遮光層２０は、ア
レイ基板１側から見て、ゲート電極２、ソース電極５、
ドレイン電極６等を覆うように（ゲート電極２等よりも
アレイ基板１側に）形成されているため、ゲート電極２
とソース電極５の間のスペース、ゲート電極とドレイン
電極６の間のスペース、ゲート電極２と画素電極７の間
のスペース等、及びそれらの近傍の液晶層１０の配向乱
れによる光抜けは、遮光層２０により遮られる。さら
に、出射光１６とは逆方向に入射する外光は、遮光層２
０により遮られ、ゲート電極２、ソース電極５、ドレイ
ン電極６等の金属材料による外光の反射を防止する。遮
光層２０自身は低反射率の材料で形成されている（下層
の酸化クロムと上層のクロムとの２層構造）ため、低反
射率が実現される。

【００２８】上記実施形態によれば、遮光層２０がアレ
イ基板１上に直接形成され、画素電極７に対する位置合
わせ精度のみの制限しか受けないので、遮光層２０のマ
ージンは小さな値でよく、高開口率を実現することがで
きる。実測したところ、図３に染す従来例では開口率が
３８％であったが、図１及び図２に示す本実施形態では
開口率が４８％に向上した。さらに、遮光層２０は金属
等の高遮光率物質により形成されるので、膜厚を薄くす
ることができ、画素電極７に対向する液晶層１０内の液
晶に配向乱れは生じない。また、対向基板１２側のにブ
ラックマトリクスを設ける必要がないので、マスク枚数
が増加することもない。

【００２９】なお、上記実施形態では、半導体層４をポ
リシリコンで形成したが、アモルファスシリコンやその
他の材料で形成してもよい。また、遮光層２０を導電性
の材料で形成し、これを電源に接続してもよい。さら
に、本発明は、順スタガ型やトップゲート型等、ゲート
電極２又はソース電極５が半導体層４よりも対向基板１
２側に位置する全ての直視型薄膜トランジスタ液晶表示
装置に対して適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように、本発明の直視型薄膜トラ
ンジスタ液晶表示装置の第１の構成によれば、アレイ基
板上にゲート電極及びソース電極がそれぞれ所定の方向
に配列形成され、ゲート電極と前記ソース電極の交点近
傍に画素電極に接続されたドレイン電極及びソース電極
とドレイン電極に接続された半導体層が形成され、半導
体層はゲート電極の電位によりソース電極とドレイン電
極の導通を制御する薄膜トランジスタを構成し、アレイ
基板に対向して設けられた対向基板上に対向電極が形成
され、アレイ基板と前記対向基板間に液晶が封入され、
バックライトからの入射光を透過させて画像表示を行う
ものであって、バックライトは対向基板側に設けられ、
少なくともゲート電極、ソース電極及びドレイン電極の
いずれかは半導体層よりも対向基板側に位置し、バック
ライトからの入射光が半導体層に到達しないように遮光
する。そのため、バックライトからの入射光による半導
体層の光導電作用は生じない。また、バックライトが対
向基板側に設けられているので、対向基板上にブラック
マトリクス等を形成する必要がなくなる。また、ブラッ
クマトリクスや遮光層を形成する場合、ゲート電極、ソ
ース電極及びドレイン電極よりもアレイ基板側に形成す
ればよく、ブラックマトリクスや遮光層のマージンを小
さな値にすることができる。その結果、高開口率を実現
することができる。

【００３１】また、本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の第２の構成によれば、バックライトの位置
を除く上記第１の構成に加えて、ゲート電極、ソース電
極及びドレイン電極よりもアレイ基板側に遮光層が形成
され、遮光層は画素電極に対向する部分にバックライト
からの入射光を透過させるための開口を有する。そのた
め、上記第１の構成の効果に加えて、バックライトの位
置をアレイ基板側に設けることも可能である。

【００３２】また、本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の第３の構成によれば、液晶層を挟んで相互
に対向するアレイ基板及び対向基板と、対向基板のアレ
イ基板に対向する面に形成された対向電極と、対向基板
のアレイ基板とは反対側に設けられたバックライトと、
アレイ基板の対向基板に対向する面（表面）に対して第
１の高さを有する面に所定の方向に平行に配列形成され
た複数のゲート電極と、アレイ基板表面に対して第１の
高さとは異なる第２の高さを有する面にゲート電極の配
列方向に略直交する方向に並列に配列形成された複数の
ソース電極と、アレイ基板表面に垂直な方向から見て、
隣接する２つのゲート電極と、隣接する２つのソース電
極とで囲まれた領域で、かつ、アレイ基板表面に対して
第３の高さを有する面に形成された画素電極と、アレイ
基板表面に垂直な方向から見て、ゲート電極とソース電
極の交点の近傍で、かつ、アレイ基板表面に対して少な
くとも第１の高さとは異なる第４の高さを有する面に形
成され、少なくとも画素電極に接続されたドレイン電極
と、アレイ基板表面に垂直な方向から見て、ゲート電極
とソース電極の交点の近傍で、かつ、ゲート電極、ソー
ス電極及びドレイン電極によりバックライトからの光が
遮蔽されるように、アレイ基板表面に対して少なくとも
第１、第２及び第４の高さよりも低い第５の高さを有す
る面に形成され、ソース電極及びドレイン電極に接続さ
れ、ゲート電極の電圧によりドレイン電極の導通を制御
する薄膜トランジスタを構成する半導体層とを具備す
る。

【００３３】すなわち、第１の構成と同様にバックライ
トを対向基板側に配置し、アレイ電極側から出射する出
射光により画像表示を行う。また、ゲート電極、ソース
電極及びドレイン電極を半導体層よりも対向基板側、す
なわちバックライトに近い側に配置し、これら３つの電
極全部で半導体層を遮光する。従って、バックライトか
らの入射光はゲート電極、ソース電極及びドレイン電極
により遮蔽され、半導体層へは到達しないので、半導体
層の光導電を防止することができる。また、図３に示す
従来例ではゲート電極によってのみ、バックライトから
の半導体層への入射光を遮蔽していたため、ゲート電極
は少なくとも半導体層よりも大きな面積を有する部分が
必要であったが、ゲート電極、ソース電極及びドレイン
電極により半導体層を覆うため、ゲート電極の半導体層
を覆う部分の大きさを小さくすることができる。その結
果、一画素に占める電極の面積が小さくなり、光が透過
し得る画素電極の開口部分の面積が大きくなり、高開口
率を実現することができる。

【００３４】また、本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の第４の構成によれば、上記第３の構成とは
バックライトがアレイ基板の対向基板とは反対側に設け
られている点、及びアレイ基板表面に垂直な方向から見
て、少なくともゲート電極、ソース電極、ドレイン電極
及びこれらと画素電極との間の空間を覆うように、半導
体層よりもアレイ基板表面側に形成された遮光層とを具
備する点が異なる。そのため、第２の構成と同様にバッ
クライトをアレイ基板側に設けても第３の構成と同様の
効果を奏する。

【００３５】上記第３及び第４の構成において、アレイ
基板表面に垂直な方向から見て、ドレイン電極はソース
電極と平行に設けられ、ゲート電極はソース電極とドレ
イン電極の間で、かつソース電極及びドレイン電極と部
分的に重複するように、ソース電極に平行な突出部を有
し、半導体層はゲート電極と平行にソース電極、ドレイ
ン電極及びゲート電極の突出部よりもアレイ基板側に形
成することにより、これらの電極の一画素に占める割合
を小さくしつつ、半導体層をこれらの電極で覆うことが
できる。

【００３６】上記第３の構成において、アレイ基板表面
に垂直な方向から見て、少なくともゲート電極、ソース
電極、ドレイン電極及びこれらと画素電極との間の空間
を覆うように、遮光層が半導体層よりもアレイ基板表面
側に形成することにより、アレイ基板に入射する外光は
遮光層により遮蔽され、金属材料によるゲート電極、ソ
ース電極、ドレイン電極等によっては反射されない。ま
た、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極と画素電
極間の空間並びに、それらの近傍の液晶配向乱れによる
光抜けは、遮光層により遮光される。そのため、反射の
少なく、高画質な直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置
が得られる。

【００３７】上記第１から第４の各構成において、遮光
層の材料として金属等の高遮光率物質を用いることによ
り、膜厚を薄くすることができ、画素電極内部の液晶層
内に配向乱れは生じない。また、対向基板側にブラック
マトリクスを設ける必要もない。また、遮光層として、
低反射率の材料を用いることにより、遮光層自身による
反射を小さくすることができ、低反射率を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置
の一構成例を示す平面透視図

【図２】図１に示す本発明の直視型薄膜トランジスタ液
晶表示装置の構成例の断面図

【図３】従来の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置の
構成を示す断面図。

【符号の説明】

１ ：アレイ基板 ２ ：ゲート電極 ２ａ：突出部 ３ ４ ：半導体層 ５ ：ソース電極 ５ａ：導通部 ６ ：ドレイン電極 ６ａ：導通部 ６ｂ：導通部 ７ ：画素電極 １０ ：液晶層 １１ ：対向電極 １２ ：対向基板 １３ ：ブラックマトリクス １４ ：バックライト １５ ：入射光 １６ ：透過光 ２０ ：遮光層 １００ ：画素領域 １０１ ：開口

フロントページの続き (72)発明者 熊川 克彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−21064（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−56282（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−283729（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−50527（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−64070（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−159801（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−82826（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−28088（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−248507（ＪＰ，Ａ)

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アレイ基板上にゲート電極及びソース電
   極がそれぞれ所定の方向に配列形成され、前記ゲート電
   極と前記ソース電極の交点近傍に画素電極に接続された
   ドレイン電極及び前記ソース電極と前記ドレイン電極に
   接続された半導体層が形成され、前記半導体層は前記ゲ
   ート電極の電位により前記ソース電極と前記ドレイン電
   極の導通を制御する薄膜トランジスタを構成し、前記ア
   レイ基板に対向して設けられた対向基板上に対向電極が
   形成され、前記アレイ基板と前記対向基板間に液晶が封
   入され、バックライトからの入射光を透過させて画像表
   示を行う直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置であっ
   て、 前記バックライトは前記対向基板側に設けられ、前記ゲ
   ート電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極は前記
   半導体層よりも前記対向基板側に位置し、かつ前記ゲー
   ト電極と前記ソース電極及び前記ゲート電極と前記ドレ
   イン電極とが部分的にオーバーラップして前記半導体層
   を完全に覆うように形成され、前記バックライトからの
   入射光が前記半導体層に到達しないように遮光する直視
   型薄膜トランジスタ液晶表示装置。
2. 【請求項２】 前記ゲート電極、前記ソース電極及び前
   記ドレイン電極よりも前記アレイ基板側に遮光層が形成
   され、前記遮光層は前記画素電極に対向する部分に前記
   バックライトからの入射光を透過させるための開口を有
   する請求項１記載の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装
   置。
3. 【請求項３】 液晶層を挟んで相互に対向するアレイ基
   板及び対向基板と、 前記対向基板の前記アレイ基板に対向する面に形成され
   た対向電極と、 前記対向基板の前記アレイ基板とは反対側に設けられた
   バックライトと、 前記アレイ基板の前記対向基板に対向する面（以下、表
   面とする）に対して第１の高さを有する面に所定の方向
   に平行に配列形成された複数のゲート電極と、 前記アレイ基板表面に対して前記第１の高さとは異なる
   第２の高さを有する面に前記ゲート電極の配列方向に略
   直交する方向に並列に配列形成された複数のソース電極
   と、 前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、隣接する２
   つの前記ゲート電極と、隣接する２つの前記ソース電極
   とで囲まれた領域で、かつ、前記アレイ基板表面に対し
   て第３の高さを有する面に形成された画素電極と、 前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、前記ゲート
   電極と前記ソース電極の交点の近傍で、かつ、前記アレ
   イ基板表面に対して少なくとも前記第１の高さとは異な
   る第４の高さを有する面に形成され、少なくとも前記画
   素電極に接続されたドレイン電極と、 前記アレイ基板表面に垂直な方向から見て、前記ゲート
   電極と前記ソース電極の交点の近傍で、かつ、前記ゲー
   ト電極、前記ソース電極及び前記ドレイン電極により前
   記バックライトからの光が遮蔽されるように、前記アレ
   イ基板表面に対して少なくとも前記第１、第２及び第４
   の高さよりも低い第５の高さを有する面に形成され、前
   記ソース電極及び前記ドレイン電極に接続され、前記ゲ
   ート電極の電圧により前記ドレイン電極の導通を制御す
   る薄膜トランジスタを構成する半導体層とを具備し、 前記ゲート電極と前記ソース電極及び前記ゲート電極と
   前記ドレイン電極とが部分的にオーバーラップして前記
   半導体層を完全に覆うように形成されている直視型薄膜
   トランジスタ液晶表示装置。
4. 【請求項４】 前記アレイ基板表面に垂直な方向から見
   て、前記ドレイン電極は前記ソース電極と平行に設けら
   れ、前記ゲート電極は前記ソース電極と前記ドレイン電
   極の間で、かつ前記ソース電極及び前記ドレイン電極と
   部分的に重複するように、前記ソース電極に平行な突出
   部を有し、前記半導体層は前記ゲート電極と平行に前記
   ソース電極、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極の突
   出部よりも前記アレイ基板側に形成されている請求項３
   記載の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置。
5. 【請求項５】 前記アレイ基板表面に垂直な方向から見
   て、少なくとも前記ゲート電極、前記ソース電極、前記
   ドレイン電極及びこれらと前記画素電極との間の空間を
   覆うように、遮光層が前記半導体層よりも前記アレイ基
   板表面側に形成されている請求項３記載の直視型薄膜ト
   ランジスタ液晶表示装置。
6. 【請求項６】 前記半導体層は、アモルファスシリコン
   及びポリシリコンから選択されたいずれかで形成されて
   いる請求項１から５のいずれかに記載の直視型薄膜トラ
   ンジスタ液晶表示装置。
7. 【請求項７】 前記遮光層は導電性の材料で形成され、
   電源に接続されている請求項２又は５に記載の直視型薄
   膜トランジスタ液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記遮光層は低反射率の材料により形成
   されている請求項２、５又は７に記載の直視型薄膜トラ
   ンジスタ液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記遮光層は、下層の酸化クロムと上層
   のクロムとの２層構造である請求項２、５、７又は８に
   記載の直視型薄膜トランジスタ液晶表示装置。