JP3286843B2 - 液晶パネル - Google Patents

液晶パネル

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JP3286843B2
JP3286843B2 JP33778090A JP33778090A JP3286843B2 JP 3286843 B2 JP3286843 B2 JP 3286843B2 JP 33778090 A JP33778090 A JP 33778090A JP 33778090 A JP33778090 A JP 33778090A JP 3286843 B2 JP3286843 B2 JP 3286843B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)
アレイを備えた液晶表示パネルに関し、その表示体の表
示密度やコントラスト等の表示性能の向上を達成するた
めの技術に関する。
〔従来の技術〕
TFTアレイによるアクティブマトリクス液晶表示パネ
ルは、TFTの大きなON/OFF抵抗比に起因して走査線数の
増大が可能であって電荷蓄積用のコンデンサが不要であ
る点、及びTFTアレイの大面積化、量産化が容易であ
る。
この液晶表示パネルは、走査信号を伝達するゲート線
と画像信号を供給するデータ線がそれぞれ横方向と縦方
向に格子状に配置され、これらの格子によって区画され
た各画素領域内に、電位供給スイッチとして用いられる
TFTと、液晶に電位を付与する画素電極とが形成されて
いる。液晶はこの画素電極とこれに対向する共通電極と
の間に設置される。
ここに、TFTのゲート電極はゲート線に、ソースはデ
ータ線に、ドレインは画素電極に、それぞれ接続されて
おり、ゲート線から入力された走査信号に基づいてTFT
がオン状態になると、データ線から画像信号が導入され
て画素電極に所定の電位を付与し、共通電極との間に電
位差を生じさせて液晶を駆動する。
ところが、上記液晶パネルは近年益々高精細化されて
きており、各画素領域の面積が微細化することによって
画素領域の表示容量が減少し、オフ抵抗の高いTFTの微
量なリーク電流であってもそのゲート線における非選択
期間(1フィールド期間)内に表示電圧の低下を引き起
こし、液晶パネルにおけるコントラスト等の表示性能の
劣化やS/N比の悪化を招来していた。
この問題は、電荷蓄積容量を各画素領域に形成するこ
とによって解決できるものであるが、TFTアレイによる
液晶表示パネルにあっては、例えばシリコン基板の表面
側に形成した導電層と該基板の表面上に形成した絶縁膜
及び導電層とから簡単に電荷蓄積容量を作込むことので
きるMOS−FETアレイの場合とは異なり、ガラス基板等の
絶縁体上にTFTを形成することから、容易に電荷蓄積容
量を形成することができない。このため、各画素領域に
TFTと同一構造のMOS構造を形成し、これに高バイアスを
印加して真性シリコン層の表面を導電化することによっ
てMOS容量を形成し、これを電荷蓄積容量として用いて
いた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記液晶パネルにおいては、MOS容量
を形成するために常時20V程度の高電圧を印加する必要
があり、この高電界の発生に起因して絶縁破壊等による
信頼性の低下やリーク電流の増大を招き、折角形成した
電荷蓄積容量の効果を減殺するという問題があった。
また、この電荷蓄積容量の形成は、特に透過型の表示
体として用いられるTFTアレイ液晶表示にあっては、液
晶表示体の開口率(全パネル面積に対する光の透過可能
な面積の比)の低下をもたらし、表示性能の低下に直結
する。しかも、この開口率はMOS容量の形成に必要な高
電圧供給ラインの形成によって更に低下することもあっ
て、表示体の高精細化による各画素領域の面積縮小との
狭間で、液晶表示パネルの開発上の大きな障害となって
いた。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、
その課題は、TFTの製造工程を利用しつつ、高電圧供給
が不要且つ小面積大容量の電荷蓄積容量を形成するとと
もにその多層構造化を図ることによって、開口率の保持
と信号保持特性の向上とを両立させ、高精細表示体の表
示性能を向上させることにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するため、本発明は、一対の基板間に
液晶が封入されてなり、前記一対の基板の一方の基板上
には、行方向に延びる複数のゲート線と列方向に延びる
複数のデータ線とにより区画された複数の画素領域を有
し、前記各画素領域には前記ゲート線と前記データ線に
接続された薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ
に接続された画素領域と、電荷蓄積容量とを有する液晶
パネルにおいて、前記画素領域の電荷蓄積容量は、当該
画素領域の列方向に隣接する前段画素領域の前段ゲート
線に沿って延設された第1電極と、前記前段ゲート線自
身を第2電極として、前記第1電極と第2電極との間に
挟まれた誘電体膜とを有し、前記第1電極と前記薄膜ト
ランジスタとを接続する接続層が、当該画素領域と行方
向に隣接する隣接画素領域の隣接データ線の下方に沿っ
て前記誘電体膜よりも厚い絶縁膜を介して延在する部分
を有し、この延在する部分の線幅が前記隣接データ線の
幅以内に収まっていることを特徴とする。
〔作用〕
本発明においては、画素領域の電荷蓄積容量が、当該
画素領域の列方向に隣接する前段画素領域の前段ゲート
線に沿って延設された第1電極と、前段ゲート線自身を
第2電極として、第1電極と第2電極との間に挟まれた
誘電体膜とを有しているため、開口率を低下せずに、信
号保持特性を向上できる。また、第1電極と薄膜トラン
ジスタとを接続する接続層が、当該画素領域と行方向に
隣接する隣接画素領域の隣接データ線の下方に沿って延
在する部分を有しているものの、隣接データ線の下方に
沿って延在する部分が誘電体膜よりも厚い絶縁膜を介し
て形成されているため、接続層と隣接データ線との間の
容量は電荷蓄積容量に影響を与えず、隣接データ線の電
位による保持電圧への影響を極力低減できる。しかも、
隣接データ線の下方に沿って延在する部分の線幅が隣接
データ線の幅以内に収まっているため、第1電極に接続
するための接続層の新たな形成に伴う開口率の低減を抑
制できるばかりか、隣接データ線との対向面積の縮小化
による寄生容量を減少させることができるので、隣接デ
ータ線の電位による保持電圧への影響を極力低減でき
る。
〔実施例〕
次に、添付図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
第1図は本発明に係る液晶表示パネルの参考例の平面
図、第2図は第1図のII−II線に沿って切断した状態を
示す断面図、第3図は第1図のIII−III線に沿って切断
した状態を示す断面図である。この参考例は、第1図に
示すように、縦方向に延びたデータ線4a,4b,・・・と横
方向に延びたゲート線6a,6b,・・・とが格子状に配線さ
れ、両者の間に50μm×55μmの寸法で各画素領域2aa,
2ab,2ba・・・が形成されている。
以下に画素領域2aaを例にとってその内部構造を説明
する。この画素領域2aa内には、ゲート線6aから引き出
されたゲート電極8、データ線4aに接続されたソース1
0、及びドレイン12からなるTFTが形成されており、この
ドレイン12に接続層16を介して下部電極18が接続され、
その上方に前段のゲート線6bが重なって形成されてい
る。また、これらの構造の上方には画素領域2aaのほぼ
全面に亘ってITOからなる透明電極20が形成されてお
り、この透明電極20も開口部を通してTFTのドレイン12
に接続されている。
TFTの構造断面は、第2図に示すようになっており、
液晶パネル全体を支持する透明なガラス基板1の表面上
に多結晶シリコン層が被着され、ゲート電極8直下の真
性のチャネル領域14を除いてソース10及びドレイン12に
n型の導電型不純物としてリンが導入されている。この
上に厚さ1000〜1500Åのゲート酸化膜22が形成されてお
り、更に、ゲート電極8が導電性の多結晶シリコンで形
成されている。これらの上には厚さ0.5〜1.0μmの層間
絶縁膜24が堆積され、この層間絶縁膜24を開口してソー
ス10に接続するデータ線4aとドレイン12に接続する透明
電極20が形成されている。ここで、ドレイン12の下層に
は導電性多結晶シリコンで形成された接続層16が接触す
る。
これに対し、ゲート線6b下に作られた電荷蓄積容量の
形成領域の断面は、第3図に示すようになっている。ガ
ラス基板1上に導電型多結晶シリコン層で形成された矩
形状の下部電極18の上には、TFTのゲート酸化膜22と同
時に形成された誘電絶縁膜26があり、この上にゲート線
6bが下部電極18の延長方向と同じ方向に形成されてい
る。これらの上には層間絶縁膜24を介して透明電極20の
一部が存在する。
この液晶表示パネルは、導電性多結晶シリコンで形成
した下部電極18と上部電極としての前段のゲート線6bを
備えた電荷蓄積容量を有しているので、非選択期間にお
ける液晶バイアス電圧の保持能力が高く、その表示特性
の向上が達成される。ここに、本実施例における各画素
領域の液晶自体の容量値は14〜35×10-15Fであり、電荷
蓄積容量の値は300×10-15F以上である。
また、本参考例は透過型(各画素領域上の液晶の透過
率をデータ線に導入される画線信号に基づいて変化さ
せ、バックライト光の透過量の分布によって画像を形成
表示する。)の液晶表示パネルであるが、電荷蓄積容量
の電位供給配線が不要であり、しかもその上部電極は前
段のゲート線6b自体で構成しているので電荷蓄積容量に
よる透過面積の減少がないことから、電荷蓄積容量の形
成されていない液晶パネルに比して接続層16の形成のみ
が開口率の低下をもたらす。したがって、この実施例で
は全表示面積に対する開口率を36.2%に止めることがで
きた。
次に、第4図及び第5図を参照して本発明に係る液晶
表示パネルの実施例を説明する。この実施例は参考例と
ほぼ同様であり、同一部分には同一符号を付し、その説
明は省略する。
この液晶表示パネルの平面構造は、第4図に示すよう
に、ドレイン12と下部電極18とを接続する接続層36の一
部が隣接するデータ線4bの下方に形成されており、参考
例よりも液晶パネルの開口率が向上している。
すなわち、本例は、一対の基板間に液晶が封入されて
なり、一対の基板の一方の基板1上には、行方向に延び
る複数のゲート線6a,6bと列方向に延びる複数のデータ
線4a,4b,4cとにより区画された複数の画素領域2aa,2ab,
2baを有し、各画素領域2aa,2ab,2baにはゲート線6a,6b
とデータ線4a,4b,4cに接続された薄膜トランジスタ8,1
0,12,14と、薄膜トランジスタに接続された画素電極20
と、電荷蓄積容量とを有する液晶パネルにおいて、画素
領域2aaの薄膜トランジスタ8に接続されてなる下部電
極18が当該画素領域2aaと列方向に隣接する前段画素領
域2abの前段ゲート線6bに沿って延設されており、電荷
蓄積容量は、前段ゲート6bを上部電極として、下部電極
18と上部電極との間に挟まれた誘電体膜26を有し、画素
領域2aaの薄膜トランジスタ8に接続されてなる下部電
極18は当該画素領域2aaと行方向に隣接する隣接画素領
域2baの隣接データ線4bの下方に沿って延在する接続層3
6を介して薄膜トランジスタ8に接続されてなり、この
接続層36の線幅が隣接データ線4bの幅以内に収まってい
る。
なお、第5図に示すように、このデータ線4bの下方に
形成された接続層36の部分と隣接データ線4bとの間に
は、誘電絶縁膜36よりも充分に厚い層間絶縁膜24が形成
されているので、接続層16と接続データ線4bとの間の容
量は電荷蓄積容量に殆ど影響を与えない。
上記接続層36とドレイン12との接続部分は第4図のド
レイン12から下部電極18までの経路上のどの部分にも形
成することができる。
上記液晶パネルの実施例においては、ゲート電極、ゲ
ート線、及びデータ線をポリサイド構造としてもよく、
或いはサリサイド技術を採用することもできる。また、
ゲート電極とゲート線を別工程で形成することも可能で
あり、特に、ゲート電極を多結晶シリコン又はポリサイ
ドで、ゲート線を高融点金属シリサイドで、それぞれ形
成することもできる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明においては、画素領域の
電荷蓄積容量が、当該画素領域の列方向に隣接する前段
画素領域の前段ゲート線に沿って延設された第1電極
と、前段ゲート線自身を第2電極として、第1電極と第
2電極との間に挟まれた誘電体膜とを有しているため、
開口率を低下せずに、信号保持特性を向上できる。ま
た、第1電極と薄膜トランジスタとを接続する接続層
が、当該画素領域と行方向に隣接する隣接画素領域の隣
接データ線の下方に沿って延在する部分を有しているも
のの、隣接データ線の下方に沿って延在する部分が誘電
体膜よりも厚い絶縁膜を介して形成されているため、接
続層と隣接データ線との間の容量は電荷蓄積容量に影響
を与えず、隣接データ線の電位による保持電圧への影響
を極力低減できる。しかも、隣接データ線の下方に沿っ
て延在する部分の線幅が隣接データ線の幅以内に収まっ
ているため、第1電極に接続するための接続層の新たな
形成に伴う開口率の低減を抑制できるばかりか、隣接デ
ータ線との対向面積の縮小化による寄生容量を減少させ
ることができるので、隣接データ線の電位による保持電
圧への影響を極力低減できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る液晶表示パネルの参考例の構造を
示す平面図である。 第2図は第1図のII−II線に沿って切断した状態を示す
断面図である。 第3図は第1図のIII−III線に沿って切断した状態を示
す断面図である。 第4図は本発明に係る液晶表示パネルの実施例の構造を
示す平面図である。 第5図は第4図のV−V線に沿って切断した状態を示す
断面図である。 〔符号の説明〕 1……ガラス基板 2aa……画素領域 4a,4b……データ線 6a,6b……ゲート線 8……ゲート電極 10……ソース 12……ドレイン 14……チャネル領域 16,36……接続層 18,42……下部電極 20……透明電極 22……ゲート酸化膜 24……層間絶縁膜 26……誘電絶縁膜。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一対の基板間に液晶が封入されてなり、前
    記一対の基板の一方の基板上には、行方向に延びる複数
    のゲート線と列方向に延びる複数のデータ線とにより区
    画された複数の画素領域を有し、前記各画素領域には前
    記ゲート線と前記データ線に接続された薄膜トランジス
    タと、前記薄膜トランジスタに接続された画素領域と、
    電荷蓄積容量とを有する液晶パネルにおいて、 前記画素領域の電荷蓄積容量は、当該画素領域の列方向
    に隣接する前段画素領域の前段ゲート線に沿って延設さ
    れた第1電極と、前記前段ゲート線自身を第2電極とし
    て、前記第1電極と第2電極との間に挟まれた誘電体膜
    とを有し、前記第1電極と前記薄膜トランジスタとを接
    続する接続層が、当該画素領域と行方向に隣接する隣接
    画素領域の隣接データ線の下方に沿って前記誘電体膜よ
    りも厚い絶縁膜を介して延在する部分を有し、この延在
    する部分の線幅が前記隣接データ線の幅以内に収まって
    いることを特徴とする液晶パネル。
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