JPH0267524A - マトリックス型表示装置 - Google Patents

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、たとえばカラー液晶テレビジョンのようなア
クティブマトリックス型液晶表示装置などに好適に用い
られるマトリックス型表示装置に関する。

従来の技術 第５図は、アクティブマトリックス型液晶表示パネルの
液晶層を挟む一方の基板の一部平面口である。ガラス基
板上には略矩形をした複数の透明な絵素型１ｆ！８がマ
トリックス状に配設される。この各絵素電極８間には、
絵素電極８に駆動信号を供給するための複数の帯状のゲ
ートラインＧＬとソースラインＳＬとが格子状に絶縁Ｉ
ｆ！！（図示せず）を挟んで電気的に絶縁されて配設さ
れている。このゲートラインＧＬとソースラインＳＬと
の交差位置付近には、各絵素電極８に選択的に電圧を印
加するための薄膜トランジスタ（Ｔ　ｈ　ｉ　ｒｌＦ　
ｉ　ｌ　ｍ　　Ｔ　ｒ　ａ　ｎ　ｓ　ｉ　ｓ　ｔ　ｏ　
ｒ　、以下、ＴＰＴと略記する）が配設される。ＴＦＴ
のゲート１４極２はゲートラインＧＬの一部が用いられ
ており、ソース電極７ＳはソースラインＳＬに接続され
ており、ドレイン電極７ｄは絵素電極８に接続されてい
る。

ＴＰＴは絵素電極８に印加される電圧のスイッチング動
作を行い、各絵素電極８に選択的に電圧を印加する。Ｔ
ＰＴのゲート電極２に一定の電圧を印加することによっ
て、ＴＰＴのソース電極７Ｓとドレイン電極７ｄとの間
の抵抗が変調される。

すなわち、たとえばＴＰＴがエンハンスメント型ＴＰＴ
である場合には、ソース電極７Ｓとドレインを極７ｄと
はゲート電極２に印加される電圧が一定値（ｌｉｔ値）
以下では電気的に遮断状態にあり、閾値以上の電圧がゲ
ート電極２に印加されると導通状態となる。したがって
、走査パルスがゲートラインＧＬを介してゲート電極２
に印加されてＴＰＴは導通状態とされる。この走査パル
スと同期して、信号パルスがソースラインＳＬを介して
ソース電極７Ｓに印加される。これによってソース電極
７Ｓに印加された信号パルスは導通状態のＴＰＴを通じ
て絵素電極８に電圧を印加して液晶層を駆動する。

これらゲートラインＧＬ、ソースラインＳＬ、絵素電極
８、およびゲート電極２、ソース電極７Ｓ、ドレイン環
１７ｄなどを含むＴＰＴは、ガラスなどの透明な絶縁性
基板上に順次パターン化され積層されて構成される。こ
れによってＴＰＴは、逆スタガー型などと称される積層
構造をもって構成される。

ところでマトリックス型表示装置においては一最に、マ
トリックス状に配置された複数の「絵素」と称される１
表示車位領域の組きせによって表示を行う、第５図に示
したアクティブマトリックス型液晶表示パネルを例にと
って以下に、１表示車位領域２０と開口率Ｐについて説
明する。１表示車位領域２０は、表示に°直接寄与する
領域２１と、表示には直接寄与しない領域２２とから成
る１表示に直接寄与する領域２１は絵素電極８および電
圧が印加された絵素電極８によってその配向に変化を受
ける液晶層とから成り、入射光は液晶層によって光学的
に変調された後、透明な絵素電極８を通して表示される
０表示に直接寄与しない領域２２は、絵素電極８に電圧
を選択的に印加するためのゲート電８ｉ２、ソース電極
７ｓ、ドレイン電極７ｄなどを含むＴＰＴ、およびゲー
トラインＧＬ、ソースラインＳＬなどの配線と絵素電極
８周囲のブランク、ギャップといった間隙２３から成る
。

１表示車位領域２０の開口率Ｐとは、１表示車位領域２
０の全面積Ｓと、面積Ｓのうち表示には直接寄与しない
ゲートラインＧＬ、ソースラインＳＬ、ＴＰＴ、および
それらの配線や絵素電極８周囲の間隙２３などの面積Ｎ
との差（Ｓ−Ｎ）を、１表示車位領域２０の全面積Ｓで
除した次式によって算定される。

Ｐ＝　　（Ｓ−Ｎ）／Ｓ　　　　　　　　　・・・　（
１）したがって１表示車位領域２０の開口率Ｐが高いほ
ど１表示車位領域２０の全面積Ｓのより広い面積に亘っ
て表示が行われることになり、表示のコントラストは向
上され明るい表示が得られる。

発明が解決しようとする課題 第１式を参照して表示の開口率Ｐを向上して高コントラ
ストの表示を得るための１つの方法としては、１表示車
位領域２０毎に絵素電極８の面積を拡張して相対的に表
示に寄与しない面積Ｎを減少させる方法が考えられる。

１表示車位領域２０で絵素電極８の面積が拡張されると
、絵素電極８と絵素電極８周囲のゲートラインＧＬ、ソ
ースラインＳＬなどの配線〈以下単に、「配線」という
）との間の抜幅が狭くなって、絵素電１ｉ８と同一平面
上に配設された配線とが理路するといった不所望な事態
が生じる。短絡が生じると絵素電極８に選択的に電圧を
印加できなくなってしまう。

この絵素電極８と配線との短絡を防止するためには、ゲ
ートラインＧＬやソースラインＳＬなどの配線幅を狭く
して充分な抜幅を確保する必要がある。しかし、配線幅
をむやみに細くすると、ゲートラインＧＬとソースライ
ンＳＬとが絶縁膜を挟んで段差をもって交差する部分で
、配線が断線するといった不所望な事りが生じかねない
。断線が生じると、ＴＰＴによる絵素電極８の選択が行
われなくなってしまう、さらに、配線幅がむやみに細い
と、電気抵抗が不必要に高くなって、絵素電極８あるい
はＴＰＴのゲート電極２に充分な電圧が印加されなくな
る。絵素電極８あるいはゲート電極２に充分な電圧が印
加されないと、絵素電！ｆ！ｓによる液晶層の駆動が不
充分となり表示のコントラストが低下したり、表示のた
めに絵素電極８の選択を行うＴＰＴのスイッチング動作
が不完全となりそれにしたがって表示に欠落を生じてし
まう。

本発明の目的は、上述した問題点を解決して、１に示単
位領域毎の絵素電極の面積の拡張に対して配線の細線化
を行うことによる配線の電気抵抗値の増大および断線の
発生確率の増大を抑えて、開口率の高いマトリックス型
表示装置を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明は、絵素電極がマトリックス状に配置された表示
装置において、 各絵素電極の配列間隙に配置されかつ絵素電極を選択し
て駆動信号を供給する複数の帯状電極を有し、絵素電極
に挟まれる帯状電極部分は残余の帯状を種部分よりも幅
が狭く形成され。

上記帯状電極の幅狭の部分に臨む絵素電極部分は該帯状
′：４極部背部分状に対応した形状で帯状電極側に外延
して形成されていることを特徴とするマトリックス型表
示装置である。

作　　用 本発明に従えば、絵素電極に挟まれた部分の帯状電極は
残余の帯状電極部分よりも幅が狭く形成される。その帯
状電極の幅狭の形状に対応した形状をもって絵素電極が
帯状電極側に外延して形成される。

したがって帯状電極の幅狭に向かって絵素電極の面積が
拡張されるので、より広い面積で表示が行われ、表示の
コントラストおよび明るさが向上する。また帯状Ｔ４極
の幅を狭くする細線化は限られた部分に対してのみ行な
われるから、不必要に帯状電極の抵抗が増大したり帯状
電極が断線するといった不所望な事態は防止される。

実施例 第３Ｉ２Ｉは本発明の一実施例である液晶表示パネル１
１の一部斜視図であり、第１図はその一方の基板１ａの
液晶層１０に臨む面の一部平面図であり、第２図は第１
図の切断面線■−■の基板１ａ厚み方向の断面図である
。液晶表示パネル１１は基本的には、ガラスなどの透明
な絶縁性基板１ａの表面にマトリックス状に配列された
複数の絵素電ｆｆ１８、透明な絶縁性基板１ｂの表面全
面に形成された対向電極１２と、それら両；極８，１２
間に印加される電圧に対応して入射光Ｐを光学変調する
液晶層１０とを含んで構成される。

一方の基板１ａの液晶層１０に臨む面には、複数のゲー
トラインＧＬ（ゲート電極２部分を含む）が一定の間隔
をもって列設されている。このゲートラインＧＬに直交
するようにソースラインＳＬが、ゲートラインＧＬとゲ
ート絶ｆＷＡ３（第２図参照）を介在して形成されてい
る。このようにして格子状に形成されたゲートラインＧ
ＬとソースラインＳＬとによって囲まれた複数の矩形領
域には、それよりも面積の小さい略矩形の絵素電極８が
マトリックス状に形成されている。さらに、ゲートライ
ンＧＬのゲート電極２部分と、ソースラインＳＬから延
びるソース電極７Ｓと、絵素７４極８に接続されたドレ
イン電ｉ７ｄとを含んでＴＦＴ（薄膜トランジスタ）が
形成されている。

ＴＰＴ　（詳細は後述）は、上記ゲートラインＧＬ、ソ
ースラインＳＬ、および絵素電極８の基板１ａのパター
ン形成に併わせて形成される。ゲートラインＧＬの、ゲ
ートラインＧＬとソースラインＳＬの交差位置付近のＴ
ＰＴ素子のゲート電極２となるべき部分には、ゲート絶
縁膜３、半導体膜４，６、ソース電Ｐ！ｉ７　ｓ、ドレ
インを極７ｄ、および絶縁Ｍ５が第２図に示されるよう
に順次パターン化され積層されてＴＰＴが構成される。

ドレイン電極７ｄには絵素電極８が接続される。さらに
、これらゲートラインＧＬ、ソースラインＳＬ、絵素電
極８、およびＴＰＴが形成された基板ｌａを被覆して配
向膜９が設けられる。

液晶表示パネル１１の他方の基板１ｂには、前記基板１
ａ上の絵素電極８に対応して全面に対向電極が形成され
る。この対向電極１２が形成された基板１ｂを被覆して
配向１１１！９が設けられる。

これら２枚の基板１ａ、ｌｂをスペーサ（図示せず）を
介して貼きわせ、両基板１ａ、ｌｂの問隙に液晶を封入
した後、注入孔を封止することによって液晶表示パネル
１１が装作される。なお、液晶層１０の動作モードがツ
ィステッドネマティックモードの場合には、液晶表示パ
ネル１１の両外面にはさらに渭光板が設けられる。

液晶表示パネル１１には図示しない駆動回路から電極８
．１２間に選択的に電圧が印加される。

これによって液晶表示パネル１１への入射光Ｐは、表示
内容に対応して前記液晶表示パネル１１を選択的に通過
することになる。すなわち、たとえば電極８，１２の組
合わせによって規定される複数の表示絵素のうち電圧が
印加された表示絵素は透光性となり、電圧が印加されな
い表示絵素が遮光性となることによって、液晶表示パネ
ル１１がライトバルブとしての役割を果たすことができ
る。

第１図〜第３図を参照して以下に、液晶表示パネル１１
の基板１ａに設けられる薄膜トランジスタＴＰＴ、絵素
電極８、ゲートラインＧＬ、ソースラインＳＬについて
説明する。

ガラスなどの透明な絶縁性基板ｌａ上に、たとえばスパ
ッタリング法あるいは電子ビーム蒸着法によって厚さ２
００〜３００　ｎ　ｒｎの金属ＰＪ膜をパターン形成し
てゲートラインＧＬを列設する。この金属薄膜としては
Ｔｉｔ（タンタル）、Ｗ（タングステン）　、　Ｔ　ｉ
　（チタン）、Ｍｏ（モリブデン）などの金属が用いら
れる。ゲートラインＧＬを含む基板１ａは、たとえばプ
ラズマＣＶＤ法によって窒化シリコン（ＳｉＮｘ）から
成る厚さ約４００　ｎ　ｒｎのゲート絶縁１１！　３で
被覆する。

次に、アモルファスシリコン（以下、ａ−３ｉと略記す
る）から成る半導＃、膜４をゲート絶縁膜３上に厚さ約
３０　ｎ　ｒｎに形成する。さらにこの半導体ＷＡ４上
に、たとえばプラズマＣＶＤ法によってＳｉＮｘから成
る厚さ約２００　ｎ　ｍの絶縁膜５を形成する。これら
半導体膜４、絶縁ＷＡ５をエツチングによってパターン
化することによって、第１図および第２区に示されるよ
うに、ゲートラインＧＬの幅に対応した矩形のａ−８ｉ
の半導体膜４および絶縁膜５がパターン形成される。な
お、ゲートラインＧＬの、ゲート絶縁膜３を介在して上
方に半導体膜４などが配設される部分がＴＰＴのゲート
電極２を構成する。

次に、ａ−８ｔから成るたとえばｒｌ　′□型の半導体
膜６を厚さ約４０　ｎ　ｒｎで形成し、エツチングによ
って一対の半導体膜６がパターン形成される。

さらに、たとえばスパッタリング法あるいは電子ビーム
蒸着法によって厚さ２００〜３００ｎｍの金属薄膜を形
成し、エツチングによってソースラインＳＬ（ソース電
極７ｓを含む）およびドレイン電極７ｄをパターン形成
する。この金属薄膜の材料としてはＴｉ（チタン）、Ｍ
ｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）などが用いられ
る。なお、ソースラインＳＬのパターン化の際には、第
１図のソースラインＳＬに示されるように、絵素電極８
に臨む部分はたとえば台形状にパターン化して取除き、
部分的に幅狭のソースラインＳＬをパターン形成する。

次に、たとえばスパッタリング法あるいは電子ビーム蒸
着法によって酸化インジウムを主成分とする透明溝側し
たとえばＩ　Ｔ　Ｏ（Ｉ　ｎ　ｄ　ｉ　ｕ　ｒｎＴ　ｊ
　ｎ　　Ｏｘ　ｉ　ｄ　ｅ　）膜やネサ膜などを厚さ約
１００　ｎ　ｍに形成し、これをエツチングによって絵
素電極８をパターン形成する。この絵素電極８のパター
ン形成の際には、第１図の絵素電極８に示されるように
、ソースラインＳＬの幅狭に形成された部分に臨んでそ
の幅狭の形状に対応して、たとえば台形状の幅狭に対し
ては台形状に拡張された部分を有する形状に絵素電極８
をパターン形成する。

上述のようにして基板ｌａ上に、ゲートラインＧＬ、ソ
ースラインＳＬ、絵素電極８の形成に併わせで配設され
たＴＰＴの動作について以下説明する。半導体膜４とし
て真性半導体を用いたｊＩＪＪ会、ゲート電極２に正の
電圧を印加すると、半導体膜４のゲート絶縁膜３側の界
面がらｒ１型チャンネルなどと称されるｒｌ型の反転層
が形成され、ソース電極７ｓとドレイン電極７ｄとの間
の抵抗が変調される。ゲート電極２を含んで延びるゲー
トラインＧＬには周期的に走査パルスが印加され、ＴＰ
Ｔのソース電極７ｓとドレイン電極７ｄとは導通状態に
される。この走査パルスと同期してソース電％　７　ｓ
にはソースラインＳＬを介して信号パルスが印加される
。したがって信号パルスは導通状君のＴＰＴを導通して
、ドレイン電極７ｄに接続された絵素電極８に印加され
、対向電極１２との間で液晶層１０を駆動する。このよ
うにして駆動電圧が絵素電極８と対向電極１２との間に
印加されることによって、液晶７１１１０はその駆動電
圧に応じて入射光Ｐを光学変調して表示を行う。

第５図に示された従来のゲートラインＧＬ、、ソースラ
インＳＬ、絵素電極８、およびＴＰＴの基板１ａ上の配
設形状と、第１図に示された本発明の配設形状とを比較
すれば明らかなように、本件発明では、絵素電極８の面
積を拡張するために、予めソースラインＳＬの絵素型ｉ
３に隣接して挟む部分を幅狭に細線化してくびれな形状
に形成する。このくびれなソースラインＳＬの形状に対
応した形状で絵素電極８をソースライン５ｌｌｔｌｌに
外延して形成する。このように単に絵素電極８を拡張す
るだけでなく、その拡張される形状に対応させてソース
ラインＳＬを幅狭の部分を有する形状に一部細線化する
。これによって、基板ｌａ上にｆ？ｔｉされたゲート絶
縁膜３上の同一平面上に形成される絵素電極８とソース
ラインＳＬとの間に所要の電気的絶縁を図るための抜幅
を設けることができる。したがって、ソースラインＳＬ
に印加された信号パルスが近接する絵素電極８に短絡し
て、絵素電極８に選択的に電圧が印加されなくなるとい
った不所望な事態は防止される。

このようにして、予め定められる大きさの１表示単位ｉ
１￥域内での絵素電極８の面積が従来よりも拡大される
。したがって絵素電極８に印加された電圧によって駆動
される液晶層１０の面積も増大して、ＵＣ来では入射光
Ｐを光学変調できなかった部分でも表示が行なわれる。

したがって開口率が高くなり、入射光Ｐの表示ＩＮの利
用率が増大した高コントラスト、高い光透過率の液晶表
示バ本ルが得られる。

第４図は、本発明の他の実施例を示す液晶表示パネルの
一方の基板の液晶層に臨む面の一部平面図である。この
実施例は第１図に示した本発明の一実施例と類似し、対
応する部分には同一の参照符号を付す。第４１１と第１
図を比較すれば明らかなように、基板１ａ上にゲートラ
インＧ　Ｌ　、ソースラインＳＬ、絵素電極８、および
ＴＦＴを積層して形成する際に、ソースラインＳＬの一
部細線１ヒとそれに対応する絵素電極８の拡張と同様に
、ゲートラインＧＬの一部をも細線化し、それに対応し
て絵素電極８のゲートラインＧＬに臨む部分を拡張して
、絵素＠ｉｓの面積が拡大されている。

このようにソースラインＳ’Ｌの一部だけでなく、ゲー
トラインＧＬの一部をも細線化することによって絵素電
極８はこれら細線化の形状に対応した形状で面積が拡大
される。したがって、本発明の一実施例よりも入射光Ｐ
をさらに広い面積にわたって光学変調することが可能と
なり、広い面積を表示に利用することができる。

発明の効果 本発明によれば絵素電極の面積が拡張されてより広い面
積を表示に利用することができる。したがって表示のコ
ントラストは向上し明るい表示が行える。また本発明に
よる絵素電極の拡張と帯状電極の細線ｆヒは、帯状を極
の段差をもった交差部分での断線や、むやみな電気抵抗
の増大をもたらすことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である液晶表示パネル１１の
一方の基板１ａの液晶Ｎ１０に臨む面の一部平面図、第
２図は第１図の切断面線■−■の基板１ａ厚み方向の断
面図、第３図は液晶表示パネル１１の一部斜視図、第４
図は本発明の他の実施例である液晶表示バ木ルの一方の
基板の一部平面図、第５図はアクティブマトリックス型
液晶表示パネルの液晶層を挟む一方の基板の一部平面図
である。 ｌａ、ｌｂ・・・基板、２・・・ゲート電極、３・・・
ゲート絶縁膜、４，６・・・半導水膜、５絶縁膜、７（
１・・・ドレイン電極、７ｓ・・・ソース電極、８・・
・絵素電極、９・・・配向膜、１０・・・液晶層、１１
・・・液晶表示パネル、１２・・・対向ｔｉ、ＧＬ・・
・ゲートライン、ＳＬ・・・ソースライン、 ＴＰＴ・・・薄膜ト ランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絵素電極がマトリックス状に配置された表示装置におい
   て、 各絵素電極の配列間隙に配置されかつ絵素電極を選択し
   て駆動信号を供給する複数の帯状電極を有し、絵素電極
   に挟まれる帯状電極部分は残余の帯状電極部分よりも幅
   が狭く形成され、 上記帯状電極の幅狭の部分に臨む絵素電極部分は該帯状
   電極部分の形状に対応した形状で帯状電極側に外延して
   形成されていることを特徴とするマトリックス型表示装
   置。