JPH02239233A

JPH02239233A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JPH02239233A
Application number: JP1059571A
Authority: JP
Inventors: Takuo Sato; 佐藤　拓生; Hiroshi Kobayashi; 浩志小林
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、透明基板に対してマトリクス状に設けられた
透明画素電極と、各透明画素電極に対応して設けられた
アクティブマトリクス用素子と、透明画素電極間に設け
られたバスラインとを備えてなる液晶表示装置に関し、
特に、バスラインに特徴を有する液晶表示装置に関する
。

〔技術の背景〕

液晶表示装置においては、解像度が高く精細な画像を表
示するためには高密度のマ｝ＩＪクス構成が必要とされ
る。このような要請に応える技術として、近年において
は、表示部の各画素をアクティブマトリクス用素子によ
って直接的にスイッチング駆動するアクティブマトリク
ス表示が注目されている。

斯かるアクティブマトリクス用素子としては、ｆ来、水
素化アモルファスシリコン（ａ　−Ｓｉ　：　Ｈ）を用
いたＴＰＴ，ｐｉｎダイオードを用いたリングダイオー
ド等が好適に用いられているが、これらの素子を構成す
る半導体層は、通常、光導電性を示す。従って、半導体
層がバックライトあるいは周囲の光を受けると、アクテ
ィブマトリクス用素子の電流・電圧特性が変動し、スイ
ッチング不良が発生する。

このような事情から、従来は、半導体層と液晶基板との
間に遮光層を設けて、バックライトあるいは周囲の光が
半導体層に当たらないようにしている（特開昭６０−２
６００２０号、特開昭６１−１４５５３１号等の各公報
参照）。

一方、鮮明な液晶表示を実現するためには、非画素領域
における漏れ光によるコントラストの低下を防止する必
要がある。斯かる事情から、漏れ光を少なくする技術が
提案されている（特開昭６１−２３５８２０号公報参照
）。

また、最近においては、表示部の大面積化および精細化
が強く要請されているので、バスラインを長くすること
が必要であるが、バスラインが長くなると、末端にいく
ほど抵抗値の増大によってアクティブマ｝　ＩＪクス用
素子の駆動電圧の損失が大きくなり、安定したスイッチ
ング特性が得られない問題がある。さらには、バスライ
ンが長くなると、断線故障が発生しやすい問題がある。

斯かる事情から、バスラインを２層構造とする技術が提
案されている（特開昭６１−　２９８２０号公報参照）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来においては、スイッチング特性に悪影響を
与えずに非画素領域を遮光し、かつ、バスラインの低抵
抗化および断線回避を十分に達成できる液晶表示装置は
いまだ得られていないのが実情である。すなわち、遮光
層を設けると、この遮光層と、バスラインおよびアクテ
ィブマトリクス用素子との間に形成される浮遊容量が大
きくなり、その結果アクティブマトリクス用素子のスイ
ッチング特性が低下する。

本発胡は、以上の如き事情に基づいてなされたものであ
って、その目的は、■アクティブマトリクス用素子のス
イッチング特性に悪影響を与えることなく非画素領域を
遮光することができ、■バスラインの低抵抗化を達成し
ながら断線による故障を回避することができる液晶表示
装置を提供するにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明は、透明基板に対してマトリクス状に設けられた
透明画素電極と、各透明画素電極に対応して設けられた
アクティブマトリクス用素子と、透明画素電極間に設け
られたバスラインとを備えてなる液晶表示装置において
、前記バスラインは、前記透明基板上に積層された遮光
性を有する第一配線層と、この第一配線層上に透明絶縁
層を介して積層された第二配線層からなり、前記第一配
線層と前記第二配線層は少な《とも一箇所以上において
電気的に接続され、前記第一配線層は、少なくとも前記
透明絶縁層上のアクティブマトリクス用素子および第二
配線層の基板投影領域を覆う広さを有することを特徴と
する。

また、アクティブマトリクス用素子が、直列かつ逆方向
に接続された一対の薄膜ダイオードよりなることが好ま
しい。

〔作用〕

本発明の液晶表示装置によれば、遮光性を有する第一配
線層は、透明絶縁層上のアクティブマトリクス用素子お
よび第二配線層の基板投影領域を覆う広さを有するので
、アクティブマトリクス用素子に入射する光を有効に遮
光することができる。

また、透明画素電極を透明絶縁層上に設置することによ
り、第一配線層と透明画素電極が電気的に短絡すること
なく、バスラインと透明画素電極間の漏れ光を第一配線
層により減少させることができる。しかも、第一配線層
と第二配線層が少なくとも一箇所以上において電気的に
接続されているため、第一配線層と透明絶縁層と第二配
線層との王者による浮遊容量をきわめて小さくすること
ができ、アクティブマトリクス用素子のスイッチング特
性に悪影響を与えることがない。さらに、バスライン自
体が厚膜化されたのと同様の効果が発揮されるので低抵
抗化が達成されるとともに、第一配線層と第二配線層の
いずれか一方が仮に断線しても、電流経路が確保されて
故障の発生が防止される。

特に、アクティブマトリクス用素子が、直列かつ逆方向
に接続された一対の薄膜ダイオードよりなるときには、
構造が簡単であるため高い歩留りで液晶表示装朦を製造
することができ、しかも、スイッチング特性が優れてい
るため高品質の液晶表示を実現することができる。

〔発明の具体的構成〕

以下、本発明を具体的に説明する。

第１図（ａ）およびら）は、本発明に係る液晶表示装置
の具体的構成例を示す平面図およびＡ−Ａ線拡大断面図
である。

透明基板１０に対して、透明画素電極７０がマ｝　ＩＪ
クス状に設けられ、この透明画素電極７０を駆動するア
クティブマトリクス用素子Ｍが各透明画素電極７０に対
応して設けられ、透明画素電極７０．　７０間にバスラ
インＢが設けられている。

透明基板１０上の非画素領域すなわち実質上画素を構成
しない領域に第一配線層５０が積層されて設けられてい
る。すなわち、この第一配線層５０は、透明画素電極７
０を除く領域において設けられるか、あるいは漏れ光を
十分に防止するために透明画素電極７０にも一部重なる
ように設けられる。

この第一配線層５０は、後述の透明絶縁層６０上のアク
ティブマトリクス用素子Ｍおよび後述の第二配線層８０
の基板投影領域を覆う広さを有する。

第一配線層５０上には、透明基板１０の全面にわたって
透明絶縁層６０が積層して設けられている。

透明絶縁層６０上には、第二配線層８０と、アクティブ
マトリクス用素子Ｍが配置されている。

第一配線層５０と、第二配線層８０とは、非画素領域に
おいて例えば透明画素電極７０の配列ピッチに合わせて
透明絶縁層６０に設けられたコンタクトホール等を介し
て電気的に接続されている。また、第二配線層８０の全
体にわたって第一配線層５０と電気的に接続してもよい
。

アクティブマトリクス用素子Ｍは、透明絶縁層６ａ上に
互いにｆｌＩＭＬだ状態で積層して設けた２つの第一電
極層２１．２２と、この第一電極層２１．２２上に積層
して設けた半導体層３０と、この半導体層３０上に一体
的に積層して設けた共通の第二電極層４０とを備えてな
り、一対の薄膜ダイオードを直列かつ逆方向に接続して
なるいわゆるバック・トウ・バック・ダイオードの構造
が採用されている。

半導体層３０と第一電極層２１．　２２　との間、また
は半導体層３０と第二電極層４０との間のいずれか一方
にショットキーバリアを形成することにより、ショット
キー型のバック・トゥ・バック・ダイオードを構成する
ことができる。すなわち、この例では、第一電極層２１
．２２と半導体層３０との間にショットキーバリアが形
成され、第二電極層４０と半導体層３０との間にはオー
ミック接触が形成されている。なお、この場合、第二電
極層４０と半導体層３０との間には、オーミック接触の
代わりに、第一電極層２１．２２と半導体層３０との間
に形成されたショットヰーバリアよりも小さいショット
キーバリアが形成されてもよい。

第二配線層８０は、一方の第一電極層２１と一体的に設
けられている。

透明基板１０としては、溶融石英、無アルカリガラス、
ホウケイ酸ガラス、ｒ７０５９ガラス」　（コーニング
社製》、「テンバックスガラス」　（イエナ一社製）等
のガラス板、ポリイミド等の樹脂板、ガラス板に樹脂層
が形成されたもの等を用いることができる。

第一配線層５０は、吸光度Ａｂｓが３以上であることが
好ましく、具体的な構成材料としては、クロム（Ｃｒ）
、−’−　／ケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａ１）、モ
リブデ７（Ｍｏ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔ１）
等を用いることができる。例えばクロム（Ｃｒ）を使用
する場合に吸光度Ａｂｓを３以上とするには、膜厚を約
７００人以上とすればよい。

透明絶縁層６０は、ポリイミド、プラズマＣＶＤ法によ
るＳｉＮｘまたは５１０２等により構成することができ
る。第一電極層２１．２２　と透明絶縁層６０と第一配
線層５０とにより形成される浮遊容量はできるだけ小さ
いことが好ましく、具体的にはアクティブマトリクス用
素子Ｍの寄生容量と同等もしくはそれ以下であることが
必要であり、特に、当該寄生容量より１桁以上小さいこ
とが好ましい。斯かる観点から、誘電率の小さい材料が
好ましく、膜厚は比較的大きいことが好ましい。実用的
には、比誘電率がｌＯ以下、さらには４以下が好ましく
、膜厚は０。・５ｐ以上が好ましい。

第一電極層２１．２２を構成する金属としては、この例
では、当該第一電極層２１．２２と半導体層３０との間
にショットキーパリアを形成するので、大きなショット
キーバリアを形成できる金属材料から選択することが必
要であり、具体的には、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐ
ｔ）、ニッケル（Ｎｉ）等から選択することができる。

第一電極層２１．２２の厚さは、通常、５０人〜５００
０　Ａ程度である。

半導体層３０は、この例では、メイン層３１と、第二電
極層４０側の高ドープ層３２との二層構成である。

高ドープ層３２は、これに接触する第二電極層４０との
間でオーミック接触を形成するためのものである。メイ
ン層３ｌは例えばｎ型半導体層により構成することがで
き、高ドーブ層３２は例えばｎ゛型半導体層により構成
することができる。

半導体層３０におけるメイン層３１および高ドーブ層３
２を構成する材料としては、各層の目的に応じて選択さ
れる。具体的には、水素化アモルファスシリコン（ａ　
　Ｓ＋　：　Ｈ）　、フッ素化水素化アモルファスシリ
コン（ａ　−Ｓｉ　：　Ｈ　：　Ｆ）　、ポリシリコン
、水素化アモルファスシリコンカーバイド（ａ−ＳｉＣ
　：　Ｈ）　、水素化アモルファス窒化シリコン（ａ−
ＳｉＮ　：　Ｈ）、水素化アモルファスシリコンゲルマ
ニウム（ａ−ＳｉＧｅ　：　Ｈ）　、テルル（Ｔｅ）、
セレン（Ｓｅ）等を用いることができる。半導体層４０
の厚さは、通常、１０００人〜３ｕｍ程度である。

第二電極層４０は、半導体層３０の上面に一体的にすな
わち一対の薄膜ダイオードに共通となるように積層され
ている。第二電極層４０の構成材料は、この例では、半
導体層３０との間にオーミック接触を形成できる材料、
あるいは当該半導体層３０との間に生ずるショットキー
パリアが、第一電極層２１．２２と半導体層３０との間
に形成されるショットキーバリアよりも小さくなる材料
であればよい。具体的には、クロム（Ｃｒ）、ニッケル
（Ｎｉ）、ニクロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、アルミニウム（Ａ
１）、モリブデン（ＭＯ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の
金属材料から選択することができる。第二電極層４０の
厚さは、通常、５０Ａ〜５０００人程度である。

以上の構成の液晶表示装置によれば、遮光性を有する第
一配線層５０は、透明絶縁層６０上のアクティブマ｝　
ＩＪクス用素子Ｍおよび第二配線層８０の基板投影領域
を覆う広さを有するので、アクティブマトリクス用素子
Ｍに入射する光を有効に遮光することができる。

そして、透明画素電極７０を透明絶縁層６０上に設董す
ることにより、第一配線層５０と透明画素電極７０が電
気的に短絡することなく、バスラインＢと透明画素電極
７０．　７０間の漏れ光を第一配線層５０により減少さ
せることができる。

しかも、第一配線層５０と第二配線層８０が少なくとも
一箇所以上において電気的に接続されているため、第一
配線層５０と透明絶縁層６０と第二配線層８０との三者
による浮遊容量をきわめて小さくすることができ、アク
ティブマトリクス用素子Ｍのスイッチング特性に悪影響
を与えることがない。

さらに、バスラインＢ自体が厚膜化されたのと同様の効
果が発揮されるので低抵抗化が達成されるとともに、第
一配線層５０と第二配線層８０のいずれか一方が仮に断
線しても、電流経路が確保されるので故障の発生が防止
される。

また、アクティブマトリクス用素子Ｍが、直列かつ逆方
向に接続された一対の薄膜ダイオードすなわちバック・
トゥ・バック・ダイオードよりなるときには、構造が簡
単であるため高い歩留りで液晶表示装置を製造すること
ができ、しかも、スイッチング特性が優れているため高
品質の液晶表示を実現することができる。

なお、以上の構成例において、第二電極層４０と半導体
層３０との間に大きなシ日ットキーバリアを形成し、第
一電極層２１．２２と半導体層３０との間にオーミック
接触を形成するかもしくは小さなショットキーパリアを
形成する構成としてもよい。この場合に半導体層３０の
高ドープ層３２は第一電極層２１．２２に接触する側に
設けられる。

アクティブマトリクス用素子Ｍは、バック・トゥ・バッ
ク・ダイオードに限られず、例えばｐｌ７１　１Ｊング
ダイオード、ＭＩＭ素子等のその他の二端子素子、ＴＰ
Ｔ等の三端子素子であってもよく、これらの素子構造の
場合にも同様の効果が得られる。

なあ、ＴＰＴによりアクティブマトリクス用素子Ｍを構
成する場合には、バスラインＢとしては、行方向バスラ
インと、列方向バスラインの２本のバスラインが必要と
されるが、本発明においては、行方向バスラインと列方
向バスラインのうち、これらが交差する部分において透
明基板１０側に近い方に位置するバスラインに適用する
のが好ましい。

次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこ
れらの態様に限定されない。

（実施例１）本実施例においては、第１図に示した構成の液晶表示装
置を、下記条件に基づいて作製した。

（］．．）透明基板ｌＯは、ガラス板である。

（２）第一配線層５０は、スパッタリング法により形成
された厚さ２０００人で吸光度ＡｂＳ５．０以上のクロ
ムよりなる。この第一配線層５０は、非画素領域におい
て形成され、アクティブマトリクス用素子Ｍおよび第二
配線層８０の基板投影領域を覆う広さを有している。

（３）透明絶縁層６０は、厚さ２．０μ■のポリイミド
よりなり、第一配線層５０を覆うよう積層されている。

（４）　透明画素電極７０は、透明絶縁層６０上にスパ
ッタリング法により形成された厚さ５００人のＩＴＯ膜
よりなる。

（５）第一電極層２１．２２は、電子ビーム蒸着法によ
り形成された厚さ５００人のパラジウムよりなり、互い
に離間した状態で透明絶縁層６０上に積層されている。

（６》　第二配線層８０は、一方の第一電極層２１と同
一材料により一体的に接続されて形成されていて、透明
画素電極７０と同様のピッチで形成したコンタクトホー
ルにより第一配線層５０と電気的に接続されている。

（７）　光導電性半導体層３０のメイン層３１は、プラ
ズマＣＶＤ法により成膜された、厚さＩｎでリンをドー
ピングしてなるｎ型のアモルファスシリコン膜である。

（８）光導電性半導体層３０の高ドーブ層３２は、プラ
ズマＣＶＤ法により成膜された、厚さ０．１ａｍでリン
を高濃度にドーピングしてなるｎ＋型のアモルファスシ
リコン膜である。

（９）　第二電極層４０は、スパッタリング法により形
成された、厚さ１０００人のクロムよりなり、高ドーブ
層３２上に一体的に積層されている。

（評価）本実施例で製造された液晶表示装置を実際に駆動する試
験を行ったところ、以下の優れた性能が発｛軍された。

（１）低抵抗化により、駆勤電圧の損失や、スイッチン
グの際の立上がりおよび立下がり波形の鈍化を抑制する
ことができ、このため液晶表示装置の表示部の大面積化
および高精細化にも対応することが十分に可能である。

（２）遮光性を有する第一配線層により、アクティブマ
トリクス用素子の光によるスイッチング特性の変動が生
ぜず、また、漏れ光によるコントラストの低下が生じな
い。

（３）断線による故障が発生しない。

（４）浮遊容量に基づくスイッチング不良が生じない。

（比較例１）実施例１において、第一配線層５０と第二配線層８０と
を電気的に接続しなかったほかは同様にして比較用の液
晶表示装置を製造した。

（評価）実施例１と同様にして、液晶表示装置を実際に駆動する
試験を行ったところ、以下の問題があった。

（１）第二配線層の断線に起因する故障が発生した。

（２）　第二配線層と、透明絶縁層と、遮光性を有する
第一配線層とにより形成される浮遊容量が大きいため、
駆動電圧の極性による差異が生じてフリッカが発生した
。

（実施例２）実施例ｌにおいて、第２図に示すように、第一配線層５
０のパターンを大きくして、透明画素電極７０．　７０
間のほとんどの領域と透明画素電極７０の端部領域とを
第一配線層５０により覆う構成としたほかは同様にして
液晶表示装置を製造した。

（評価）実施例１と同様にして、液晶表示装置を実際に駆動する
試験を行ったところ、実施例１の液晶表示装置と同等以
上の性能が発揮された。すなわち、実施例１の液晶表示
装置よりも漏れ光をより一層減少させることができた結
果、表示のコントラストが増大し、表示性能が大きく向
上した。

〔発明の効果〕

本発明の液晶表示装置によれば、アクティブマトリクス
用素子のスイッチング特性に悪影響を与えることなく非
画素領域を遮光することができ、しかも、第二配線層の
低抵抗化を達成しながら断線による故障を回避すること
ができる。

【図面の簡単な説明】第１図（ａ）およびら）は本発明に係る液晶表示装置の
要部の構成例を示す説明用平面図およびＡ−Ａ線拡大断
面図、第２図は本発明に係る液晶表示装置の要部の他の
構成例を示す説明用平面図である。１０・・・透明基板　　　　　２ｌ・・・一方の第一電
極層２２・・・他方の第一電極層　３０・・・半導体層
３１・・・メイン層　　　　　３２・・・高ドーブ層４
０・・・第二電極層　　　　５０・・・第一配線層６０
・・・透明絶縁層　　　　７０・・・透明画素電極８０
・・・第二配線層　　　　Ｂ・・・バスラインＭ・・・
アクティブマトリクス用素子４一

Claims

【特許請求の範囲】

（１）透明基板に対してマトリクス状に設けられた透明
画素電極と、各透明画素電極に対応して設けられたアク
ティブマトリクス用素子と、透明画素電極間に設けられ
たバスラインとを備えてなる液晶表示装置において、前記バスラインは、前記透明基板上に積層された遮光性
を有する第一配線層と、この第一配線層上に透明絶縁層
を介して積層された第二配線層からなり、前記第一配線層と前記第二配線層は少なくとも一箇所以
上において電気的に接続され、前記第一配線層は、少なくとも前記透明絶縁層上のアク
ティブマトリクス用素子および第二配線層の基板投影領
域を覆う広さを有することを特徴とする液晶表示装置。
（２）アクティブマトリクス用素子が、直列かつ逆方向
に接続された一対の薄膜ダイオードよりなることを特徴
とする請求項１に記載の液晶表示装置。