JP3512955B2 - 液晶表示装置 - Google Patents
液晶表示装置Info
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Description
クス型の液晶表示装置に関する。
コン等に広く使われているが、バッテリー駆動では長時
間使用できないという問題がある。これは、光源として
用いるバックライトによるところが大きい。そこで、バ
ックライトを用いずに、自然光を利用した反射型液晶表
示装置が低消費電力化に有効であるとして期待されてい
る。反射型液晶表示装置では、薄膜トランジスタ(TF
T)の上部にも画素電極を設けることが可能であり、こ
のような画素上置き構造によって開口率を上げることが
できる。
板の断面構成を示した図、図12は平面構成を示した図
である。31は表面にアンダーコート層31aが形成さ
れた絶縁性基板、32aはゲート電極、32bはゲート
電極32aに接続された走査線、32cは補助容量の下
部電極、33はゲート絶縁層、34は活性層となる半導
体層、35はチャネル保護層、36はコンタクト層とな
る不純物半導体層、38aはドレイン電極、38bはソ
ース電極、38cはドレイン電極38aに接続された信
号線、39はパシベーション層、40は画素電極であ
る。
造を採用した場合、半導体層34の上部に画素電極40
が形成されているため、画素電極の電位の影響によって
画素電極の保持特性が劣化するおそれがある。これは、
画素電位による電界によって保持期間にも半導体層34
にリーク電流が流れてしまうためである。表示装置が高
精細化されると、より短い期間に画素電位を書き込むた
め、TFTのチャネル長Lに対するチャネル幅Wの比
(W/L)を大きくする必要があるが、この比を大きく
すればするほどリーク電流が多く流れることとなり、保
持特性の劣化がより顕著なものとなる。
TFTのパシベーション膜上にバックゲートを形成し、
バックゲート電位を変化させたときのTFT特性の変化
を測定した。TFTとして図13(A)に示すようなチ
ャネル保護層35があるチャネル保護型TFTと図13
(B)に示すようなチャネル保護層がないバックチャネ
ルエッチ型TFTの2種類を用い、バックゲート41の
印加電圧VBGを−30ボルトから+30ボルトまで変化
させて、そのときのゲート電圧VG に対するドレイン電
流ID を測定した。その測定結果を図14及び図15に
示す。この測定結果から、バックゲート41に電圧を加
えるとオフ電流の増加現象が見られ、確かにリーク電流
が流れることが確認された。さらに、バックゲート41
に正電圧を加えたときにオフ電流の増加が大きく、バッ
クゲート41に負電圧を加えたときにはオフ電流の増加
が小さいことがわかった。このような現象は、基本的に
チャネル保護型TFT及びバックチャネルエッチ型TF
Tの両方で生じるが、特にチャネル保護型TFTにおい
て顕著であった。
液晶表示装置では、液晶の焼き付き現象を防ぐために、
信号線には交流電圧が印加され、画素電極には正の電位
と負の電位とが交互に書き込まれる。画素上置き構造を
採用した場合、正電位が書き込まれた画素では画素電位
の降下が大きいが、負電位が書き込まれた画素では画素
電位の降下は小さいことになる。また、ちらつきを防止
するために信号線毎或いは走査線毎に信号線電圧の極性
を交互に変える駆動を通常行っているが、画素上置き構
造を採用した場合には、信号線電圧の極性の違いによっ
てリーク電流の大きさに大きな違いが生じるため、この
ような駆動を行ってもちらつきを防止することは難し
い。実際に図11及び図12に示したようなTFTアレ
イを用いて液晶表示装置を作成したところ、ちらつきが
大きく良好な表示特性が得られなかった。また、長時間
の駆動を行うと液晶の焼き付き現象が起こり、信頼性に
も大きな問題があることがわかった。このような焼き付
き現象も、信号線電圧の極性の違いによってリーク電流
の大きさに大きな違いが生じることが原因であると考え
られる。
素上置き構造を採用したアクティブマトリクス型の反射
型液晶表示装置において、信号線毎或いは走査線毎に信
号線電圧の極性を交互に変える駆動を行った場合でも、
ちらつきによって良好な表示品質を得ることが難しく、
また液晶の焼き付き現象によって信頼性にも悪影響を与
え、特に高精細な表示装置においては大きな問題であっ
た。本発明の目的は、ちらつきや焼き付きを防止して、
良好な表示品質及び信頼性を得ることが可能な液晶表示
装置を提供することにある。
たアクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置におい
て、信号線毎或いは走査線毎に信号線電圧の極性を交互
に変える駆動を行った場合、ちらつきや焼き付きが生じ
る大きな原因は、薄膜能動素子例えばTFTのリーク電
流特性が画素電極の電位の極性によって大きく異なるた
めであると考えられる。すなわち、画素電位の極性が異
なることに起因して生じるリーク電流差が大きな原因で
あると考えられる。ここで、薄膜能動素子とは、薄膜T
FT、薄膜ダイオード等、薄膜内にキャリアの通路つま
りチャネルが形成される能動素子のことである。
減するために、正電位の画素電極及び負電位の画素電極
の双方の影響を受けるようにTFT等の薄膜能動素子を
配置すれば、各薄膜能動素子相互間のリーク電流差を低
減することができる。
が、発明の理解を容易にするため、図10を参照して、
その概念的な構成(図10(A))及び従来の概念的な
構成(図10(B))を説明する。なお、図10(A)
及び(B)に付した番号は後述する実施形態の番号に対
応したものであり、これらについては実施形態の説明を
参照するものとする。
Tのチャネル領域C(チャネル幅W、チャネル長L)は
すべて一つの画素電極10の下部に形成される。これに
対して、図10(A)に示した本発明の構成では、チャ
ネル領域が三つの領域、すなわち、そのTFTが接続さ
れた画素電極と重なる領域C1 、そのTFTの一つ隣の
画素電極と重なる領域C2 及び両画素電極間に挟まれた
領域C3 にまたがって形成されている。
るオフリーク電流差を比較する。単位チャネル幅あたり
のオフリーク電流をIp (画素電位が正)及びIm (画
素電位が負)とする。このとき正書き込み時と負書き込
み時のリーク電流差は、従来構成においては、 ΔIconv=|Ip W−Im W| =|W(Ip −Im )| となるが、本発明の構成では、 ΔInew =|(Ip W1 +Im W2 )−(Ip W2 +Im W1 )| =|(W1 −W2 )(Ip −Im )| となる。また、 |W|=|W1 +W2 +W3 |>|W1 −W2 | であるから、 ΔInew <ΔIconv が成り立つ。特に、W1 =W2 とすれば、ΔInew =0
となり、隣り合った画素間において画素電位の極性が異
なることに起因して生じるリーク電流差をゼロにするこ
とができる。
電流差を小さくできることがわかるが、これは各TFT
相互間においてリーク電流が平均化されることによるも
のである。さらに、本発明の構成によれば、TFTのチ
ャネル領域の一部が隣り合った画素電極間にW3 だけは
み出るため、リーク電流自体もW3 Ip (画素電位が正
の場合)或いはW3 Im (画素電位が負の場合)だけ小
さくなる。このこともリーク電流差を小さくする要因と
して働く。しかし、仮にW3 =0としても、リーク電流
の平均化の効果によってリーク電流差を小さくすること
はできる。このことは、W3 =0としても、 |W|=|W1 +W2 |>|W1 −W2 | が成り立つので、 ΔInew <ΔIconv の結果が変らないことから理解できる。
されたものであり、以下のような構成となっている。本
発明は、薄膜能動素子をスイッチング素子として用いた
アクティブマトリクス型の液晶表示装置において、一の
画素電極に接続される薄膜能動素子のチャネルが該チャ
ネルの上部に形成された前記一の画素電極及びその隣の
画素電極と重なるように形成されていることを特徴とす
る(発明Aとする)。
ことに起因して生じるリーク電流差を低減することがで
きる。したがって、アクティブマトリクス型の反射型液
晶表示装置において、信号線毎或いは走査線毎に信号線
電圧の極性を交互に変える駆動を行った場合、リーク電
流差によって生じるちらつきや焼き付きを防止すること
ができ、良好な表示品質及び信頼性を得ることが可能と
なる。
記チャネルのチャネル幅方向に重なった領域の長さ(W
1 とする)と前記隣の画素電極が前記チャネルのチャネ
ル幅方向に重なった領域の長さ(W2 とする)とがほぼ
等しいことが好ましいが、両者の比が1/5以上であれ
ばよい。
線が画素電極間の隙間領域に沿って該隙間領域と重なる
ように形成されているようにすれば、信号線と画素電極
との重なりに基づく容量結合性のリーク電流を抑えるこ
とができ、表示品質のより一層の向上をはかることがで
きる。
ング素子として用いたアクティブマトリクス型の液晶表
示装置において、一の画素電極に該一の画素電極の下部
に形成された薄膜能動素子及びその隣の画素電極の下部
に形成された薄膜能動素子が接続されていることを特徴
とする(発明Bとする)。
る薄膜能動素子のチャネル領域が隣り合った画素電極間
にまたがるように構成されている、すなわちチャネル領
域を隣り合った画素電極に分配するように構成したもの
としてとらえることができるが、本発明Bでは、薄膜能
動素子自体を複数に分割して隣り合った画素電極に分配
するように構成したものとしてとらえることができる。
すなわち、本発明Bの基本的な考え方は前記発明Aと同
様であり、画素電位の極性が異なることに起因して生じ
るリーク電流差を低減することができる。したがって、
アクティブマトリクス型の反射型液晶表示装置におい
て、信号線毎或いは走査線毎に信号線電圧の極性を交互
に変える駆動を行った場合、リーク電流差によって生じ
るちらつきや焼き付きを防止することができ、良好な表
示品質及び信頼性を得ることが可能となる。
明の実施形態について説明する。まず、本発明の第1実
施形態について、図1、図2及び図3を参照して説明す
る。図1は第1実施形態の平面構成を示した図であり、
図2(a)〜図3(g)は第1実施形態の製造工程につ
いてその断面構成を示した図である。
れた絶縁性基板、2aはゲート電極、2bはゲート電極
2aに接続された走査線、2cは補助容量の下部電極、
2dは走査線2bの取り出し部、3はゲート絶縁層、4
は活性層となる半導体層、5はチャネル保護層、6はコ
ンタクト層となる不純物半導体層、8aはドレイン電
極、8bはソース電極、8cはドレイン電極8aに接続
された信号線、8dは走査線2bの取り出し用電極、9
はパシベーション層、9aはパシベーション層9に形成
したコンタクト孔、10は画素電極である。
って、本実施形態の製造工程について説明する。まず、
表面にSiO2 等のアンダーコート層1aが形成された
ガラス等の絶縁性基板1上に、ゲート電極2a、走査線
2b(図1参照)、補助容量の下部電極2c及び走査線
の取り出し部2dを形成する。ゲート電極2a等の構成
材料としては、Mo、MoTa、Al等の低抵抗で高融
点の金属を用いるとよい(図2(a))。
チャネル保護層5を堆積し、チャネル保護層5をパター
ニングする。チャネル保護層5にはSiNx 等を用いれ
ばよいが、SiNx 上に遮光性があり十分に抵抗の高い
半導体層や絶縁層、例えばSiGeを形成したものを用
いてもよい。半導体層4にはアモルファスシリコンを用
いればよいが、多結晶Siや結晶Siでもよく、CdS
eやGe等を用いてもよい。また、ゲート絶縁層3には
SiOx やSiNx を用いればよい(図2(b))。
不純物半導体層6及び半導体層4をパターニングして島
状パターンを形成する。不純物半導体層6としては例え
ばリンをドープしたn+ アモルファスシリコンを用いれ
ばよい(図2(c))。
て、走査線の取り出し部2d上に開口部3aを形成する
(図2(d))。次に、金属層を堆積した後、この金属
層及び不純物半導体層6をパターニングして、ドレイン
電極8a、ソース電極8b、信号線8c(図1参照)及
び走査線の取り出し用電極8dを形成する。金属層とし
てはMoやAl等の低抵抗の材料を用いることが好まし
い(図3(e))。
これをパターニングし、コンタクト孔9aを形成する。
パシベーション層9にはSiNx を用いればよいが、S
iOx を用いてもよく、さらに遮光性のある高抵抗の半
導体層や絶縁層を用いてもよい。また、これらを組み合
わせて2層以上で構成してもよい(図3(f))。
ニングして、画素電極10を形成する(図3(g))。
以上のようにして、図1に示したような平面構成及び図
3(g)に示したような断面構成を有する反射型のアク
ティブマトリクス基板が形成される。なお、本実施形態
のみならず、後述する他の実施形態においても基本的に
同様の製造工程が適用できる。
TFTのチャネル領域(斜線で示した領域)が、そのT
FTが接続される画素電極とその一つ隣の画素電極とに
またがって形成されている。そして、両画素電極は共通
の走査線2bに接続された隣り合ったTFTにそれぞれ
接続されている。したがって、信号線8c毎に信号線電
圧の極性を交互に変える駆動を行った場合、TFTは画
素電位の極性が互いに異なる隣り合った画素電極双方の
影響を受けることとなり、画素電位の極性が異なること
に起因して生じるリーク電流差を低減することができ
る。
その平面構成を示した図4を参照して説明する。なお、
図1〜図3に示した第1実施形態の構成要素と対応する
構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
TFTのチャネル領域(斜線で示した領域)が、そのT
FTが接続される画素電極とその一つ隣の画素電極とに
またがって形成されている。そして、両画素電極は共通
の信号線8cに接続された隣り合ったTFTに接続され
ている。したがって、走査線2b毎に信号線電圧の極性
を交互に変える駆動を行った場合、TFTは画素電位の
極性が互いに異なる隣り合った画素電極双方の影響を受
けることとなり、画素電位の極性が異なることに起因し
て生じるリーク電流差を低減することができる。
その平面構成を示した図5を参照して説明する。なお、
図1〜図3に示した第1実施形態の構成要素と対応する
構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
実施形態を組み合わせたものと考えることができる。す
なわち、TFTのチャネル領域(斜線で示した領域)
が、そのTFTが接続される画素電極と、走査線方向に
おける一つ隣の画素電極と、信号線方向における一つ隣
の画素電極とにまたがって形成されている。この場合、
走査線2b毎及び信号線8c毎に信号線電圧の極性を交
互に変える駆動を行うことになるが、上記第1及び第2
の実施形態と同様、画素電位の極性が異なることに起因
して生じるリーク電流差を低減することができる。本実
施形態では、TFTの形は複雑になるが、画素電極間に
活性層が重なる領域が多くなるため、画素電位によるリ
ークがさらに生じ難くなる。
その平面構成を示した図6を参照して説明する。なお、
図1〜図3に示した第1実施形態の構成要素と対応する
構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
本実施形態では、画素電極間に活性層が最大限に重なる
ようにして、TFTが画素電極の電位の影響を受け難く
するようにしたものである。
その平面構成を示した図7を参照して説明する。なお、
図1〜図3に示した第1実施形態の構成要素と対応する
構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
0間の隙間領域に沿って隙間領域と重なるように形成さ
れている。すでに説明した第1〜第4実施形態では、図
1等に示したように、信号線8cが画素電極10と完全
に重なるように形成されている。したがって、信号線8
cと画素電極10(ドレイン電極8aとソース電極8
b)との間のリーク電流、特に信号線8cに印加される
交流による容量性のリーク電流が問題になるおそれがあ
る。そこで、本実施形態では、図7に示すように、信号
線8cと画素電極10との重なりを少なくすることによ
り、このようなリーク電流の低減も図っている。
その平面構成を示した図8を参照して説明する。なお、
図1〜図3に示した第1実施形態の構成要素と対応する
構成要素には同一番号を付し、詳細な説明は省略する。
チャネル領域が隣り合った画素電極間にまたがるように
構成されている、すなわちチャネル領域を隣り合った画
素電極に分配するように構成したものと考えることがで
きる。本実施形態では、チャネル領域を分配する代わり
に、薄膜トランジスタ自体を複数に分割して隣り合った
画素電極に分配するようにしたものである。図8に示し
た例は、図1に示した第1実施形態の構成に対して、上
記の考え方を適用したものである。したがって、第1実
施形態と同様に、信号線8c毎に信号線電圧の極性を交
互に変える駆動を行った場合、画素電位の極性が異なる
ことに起因して生じるリーク電流差を低減することがで
きる。なお、図2に示した第2実施形態の構成に対して
上記の考え方を適用し、走査線毎に信号線電圧の極性を
交互に変える駆動を行なうことも勿論可能である。
という効果以外にも、TFTを複数設けたことによって
冗長構造をとることができ、TFTの欠陥に起因する点
欠陥を減少させる効果も得られる。また、TFTのチャ
ネル領域が画素間にはみ出ないようにすることができる
ため、光リーク電流を低減するという効果を得ることも
できる。
画素電極10としては、反射型表示装置に対してはAl
等の高反射率の金属を用いることが好ましいが、ITO
等を用いた透明画素電極によって透過型表示装置を構成
することも可能である。
極10の表面を凹凸状にしてもよい。この場合、画素電
極自体に凹凸を設けてもよいが、下地のパシベーション
層に凹凸を形成することによって画素電極の表面を凹凸
状にしてもよい。
3(g)に示すように、画素電極10の構成材料によっ
て画素電極10とソース電極8bとを接続していたが、
コンタクト孔9a内に接続層を形成し、この接続層を介
して画素電極10とソース電極8bとを接続するように
してもよい。この場合の製造方法を図9を参照して説明
する。なお、図1〜図3に示した第1実施形態の構成要
素と対応する構成要素には同一番号を付し、詳細な説明
は省略する。
様にして各層を形成した後、パシベーション層9X(構
成材料はSOG或いはSiNx )及びパシベーション層
9Y(構成材料はSOG)を形成し、平坦性に優れたパ
シベーション層を形成する。パシベーション層にコンタ
クト孔9bを形成した後、接続金属層10aを形成する
(工程a)。続いて、ケミカルメカニカルポリッシング
法等の平坦化プロセスにより、接続金属層及びパシベー
ション層を平坦化し、コンタクト孔9b内に接続金属層
10aを埋め込む(工程b)。このようにして平坦化さ
れた下地上に画素電極となる金属層を形成することによ
り、反射特性に優れた画素電極10を形成することがで
きる。なお、パシベーション層を平坦化した後に表面に
凹凸を形成し、その上に画素電極を形成するようにして
もよい。なお、以上説明した各実施形態以外にも、本発
明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して
実施可能である。
ることに起因して生じるリーク電流差を低減することが
できる。したがって、アクティブマトリクス型の液晶表
示装置において、信号線毎或いは走査線毎に信号線電圧
の極性を交互に変える駆動を行った場合、リーク電流差
によって生じるちらつきや焼き付きを防止することがで
き、良好な表示品質及び信頼性を得ることが可能とな
る。
た図。
た図。
した図。
した図。
の図。
を示した図。
を示した図。
Claims (4)
- 【請求項1】 薄膜能動素子をスイッチング素子として
用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置におい
て、 一の画素電極に接続される薄膜能動素子のチャネルはチ
ャネル幅方向に並んだ第1の領域、第2の領域及び第1
の領域と第2の領域との間の第3の領域からなり、前記
第1の領域が前記チャネルの上部に形成された前記一の
画素電極と重なり、前記第2の領域が前記一の画素電極
の隣の画素電極と重なるように形成されていることを特
徴とする液晶表示装置。 - 【請求項2】 前記一の画素電極が前記チャネルのチャ
ネル幅方向に重なった領域の長さと前記隣の画素電極が
前記チャネルのチャネル幅方向に重なった領域の長さと
が等しいことを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装
置。 - 【請求項3】 前記薄膜能動素子に接続される信号線が
画素電極間の隙間領域に沿って該隙間領域と重なるよう
に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液
晶表示装置。 - 【請求項4】 薄膜能動素子をスイッチング素子として
用いたアクティブマトリクス型の液晶表示装置におい
て、一の画素電極に該一の画素電極の下部に形成された
薄膜能動素子及びその隣の画素電極の下部に形成された
薄膜能動素子が接続されていることを特徴とする液晶表
示装置。
Priority Applications (1)
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JP23769296A JP3512955B2 (ja) | 1996-09-09 | 1996-09-09 | 液晶表示装置 |
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KR100336894B1 (ko) * | 1998-12-29 | 2003-06-09 | 주식회사 현대 디스플레이 테크놀로지 | 박막트랜지스터-액정표시소자의제조방법 |
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