JPH05265036A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホールドキャパシタの容量を確保するため補
助容量電極が短絡により容量が形成されない場合であっ
てもＴＦＴを正常に駆動させる。 【構成】 補助容量電極（４）と補助容量ライン（５）
とを異なる層に独立且つ重畳させて形成し、表示電極
（１１）と補助容量電極（４）間で第１の容量を形成
し、補助容量電極（４）と補助容量ライン（５）間で第
２の容量を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置に関し、
特に短絡による補助容量の欠陥を防止する液晶表示装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下液晶表示装置を例に説明を行う。図
４は従来開発された液晶表示装置用の薄膜トランジスタ
（以下ＴＦＴと略す）アレイのほぼ一画素分に相当する
部分平面図と、図５は図４のＢ−Ｂ線上の断面図、図６
は従来のＴＦＴアレイを用いた液晶表示装置の部分回路
図である。

【０００３】従来の液晶表示装置用ＴＦＴアレイは図４
に示したように、透光性基板（３０）上に、導電性薄膜
による（３１），（３２）の行電極配線（以下ゲート配
線と称する）を選択的に形成し、ついで絶縁層（３９）
を形成し、つぎに半導体層（３５）を選択形成し、つぎ
に透光性導電膜による画素電極（３７）をゲート配線と
重なることなく選択形成し、その後に（３３）と（３
４）の列電極配線（以下ソース配線と称する）およびド
レイン電極（３６）、画素電極（３７）に接続されたキ
ャパシタ電極（３８）を導電性薄膜により選択形成して
いる。図５に示される様にキャパシタ電極（３８）は絶
縁層（３９）をゲート配線（３１）との間に挾むことに
より、この部分にホールドキャパシタを形成している。
また、ゲート配線（３２）の一部、絶縁層（３９）の一
部、ソース配線（３３）の一部、ドレイン電極（３６）
の一部は半導体層（３５）部において１つのＴＦＴを形
成している。

【０００４】図６は上記の従来の液晶表示装置のほぼ一
画素分に相当する回路図である。（５１）と（５２）は
ゲート配線、（５３）と（５４）はソース配線、（５
５）はＴＦＴ、（５６）はホールドキャパシタ、（５
７）は画素電極と対向電極に挾まれた液晶を表す。上記
従来例については例えば、１９８５ソサイアティフォー
インフォーメーションデスプレイセミナー（ＳＯＣＩＥ
ＴＹ ＦＯＲ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＩＳＰＬＡ
Ｙ：ＳＥＭＩＮＡＲ）３．２に示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６のごとくの回路を
多数繰り返しマトリックス状に配した液晶表示装置にお
いては、ゲート配線（５２）は走査信号配線として用い
られ走査信号を印加することによりスイッチング素子と
して用いるＴＦＴ（５５）をオン状態とし、ホールドキ
ャパシタ（５６）にソース配線（５３）に印加された駆
動信号を保持し、液晶（５７）を駆動する。

【０００６】ＴＶ画像などを表示する場合、ＴＦＴはほ
とんどの時間がオフ状態（例えば２４０本の走査線の場
合通常オン時間はオフ時間の１／２３９以下）であり、
その期間液晶はホールドキャパシタに保持された駆動信
号により駆動される。そのため通常の液晶表示装置では
スイッチング素子の充電能力の許される範囲内でホール
ドキャパシタを大きく取るほど、オフ時間に外部から加
わる変動要素による駆動信号の変化（たとえば、ＴＦＴ
のゲート電極とドレイン電極のオーバーラップ容量に蓄
積した電荷が、ＴＦＴがオンからオフに変化する際にホ
ールドキャパシタに保持された駆動信号を変化させる現
象など）を小さくし、表示画質を安定させる働きが増
す。ホールドキャパシタの容量値は、使用するＴＦＴの
性能と材料、液晶材料、周辺回路の能力などにより総合
的に決定されるものであるが、上記の理由により設計上
の許容範囲内でホールドキャパシタの容量を大きく取る
ことが表示画質を効率よく向上する一つの大きな要因と
なる。

【０００７】しかしながら図４の様な従来の構成でホー
ルドキャパシタの容量を単純に増加させる手法として、
キャパシタ電極（３８）およびゲート配線（３１）の面
積を大きく取ることは、画素電極（３７）の面積を減少
させ有効表示面積を減少させ画面が暗くなる、また絶縁
層（３９）を薄くする事は、層間の絶縁能力を低下させ
装置の耐電圧特性が減下するばかりかダストや段差のカ
バレージ不良により画像の点状の欠陥を招く、などの表
示画質の良否を決める他の要因に深く影響を与えるた
め、しばしば十分なホールドキャパシタの容量を確保す
ることに困難をきたした。

【０００８】更に、仮にホールドキャパシタの容量を確
保することができたとしても、従来構造の液晶表示装置
では、絶縁層（３９）にピンホール又はゴミが付着し、
ゲート配線（３１）とキャパシタ電極（３８）とがショ
ートした場合には、再生することが困難であり、この画
素が正常に動作せず表示欠陥となる問題があった。この
発明は上述した課題に鑑みて為されたものであり、この
発明の目的は、ホールドキャパシタの容量を確保するた
めの補助電極が絶縁層を介してショートした場合におい
ても正常に使用することが可能な液晶表示装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、この発明に係る液晶表示装置
は、透明な絶縁性基板上にマトリックス状に配置された
表示電極と、この表示電極を駆動するスイッチング素子
と、前記表示電極と少なくとも一部が絶縁膜を介して重
畳された補助容量電極と、この補助容量電極と異なる層
に位置し、且つその電極と重畳するように形成された補
助容量ラインと、を備えたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】以上のように構成される液晶表示装置において
は、補助容量ラインと補助容量電極とを異なる位置に形
成し、それらの電極を重畳させる構造にすることによ
り、表示電極と補助容量電極、補助容量電極と補助容量
ライン間に形成される２つの補助容量が直列に形成され
ることにより、いずれか、一方の補助容量がショートし
所定の容量が充電されないとしても、他方の補助容量が
存在するために完全不良とはならない。

【００１１】

【実施例】以下に、図１〜図３に基づいて本発明の液晶
表示装置を説明する。まず、透明な絶縁性基板（１）上
に形成された補助容量ライン（５）、その補助容量ライ
ン（５）を覆う第１の絶縁層（７）、その第１の絶縁層
（７）上に形成された複数のゲート（２）、このゲート
（２）と一体の複数のゲートライン（３）と、複数の補
助容量電極（４）と、前記ゲート（２）、ゲートライン
（３）、補助容量電極（４）を覆う第２の絶縁層（６）
とがある。

【００１２】補助容量ライン（５）は、例えば左右に約
１５００ÅのＣｒ又はＩＴＯより成っており、後述する
ゲートライン（３）と略平行に位置する基板（１）上に
形成され対向配置される基板上に形成された対向電極と
同電位となる様に接続される。基板（１）の略全面に
は、補助容量ライン（５）を被覆する、例えば、ＳｉＮ
ｘあるいはＳｉＯ₂等の第１の絶縁層（７）がＣＶＤ、
スピンコート等の手段を用いて形成される。

【００１３】ゲートライン（３）およびゲート（２）
は、一点鎖線で示され、約１５００ÅのＣｒ等で構成さ
れている。ゲートライン（３）は、左右に延在し、ゲー
ト（２）と一体で設けられると同じに、ゲートライン
（３）及びゲート（２）と同一層に補助容量電極（４）
が形成されている。この補助容量電極（４）は三点鎖線
で示され、約１５００ÅのＩＴＯで構成されている。以
上の構成が繰り返されている。そして、そのゲートライ
ン（３）、ゲート（２）及び補助容量電極（４）はＳｉ
Ｎｘより成る第２の絶縁層（６）によって被覆保護され
ている。

【００１４】また前記ゲート（２）に対応する前記絶縁
層上に積層された不純物がドープされていない非単結晶
シリコン膜（９）と、前記ゲート（２）を一構成とする
スイッチング素子（ＴＦＴ）のソース領域およびドレイ
ン領域に対応する非単結晶シリコン膜（９）上に形成さ
れた不純物がドープされた非単結晶シリコン膜（１０）
と、前記非単結晶シリコン膜（１０）に近接して設けら
れ、前記第１の補助容量電極（４）と少なくとも一部が
重畳された表示電極（１１）とがある。

【００１５】ここで不純物がドープされていない非単結
晶シリコン膜（９）は、ゲート（２）上に活性層として
設けられ、図１の２点鎖線の四角形で示された領域に、
約１０００Åの厚さのａ−Ｓｉが設けられて成してい
る。前記活性層（９）と重畳する不純物がドープされた
非単結晶シリコン膜（１０）が設けられ、ここでは約５
００ÅのＮ⁺型ａ−Ｓｉが設けられている。また表示電
極（１１）は点線で示され、約１０００ÅのＩＴＯより
成っている。

【００１６】またソース領域に対応する不純物がドープ
された非単結晶シリコン膜（１０）と前記表示電極（１
１）を電気的に接続するソース電極（１２）と、前記ド
レイン領域に対応する不純物がドープされた非単結晶シ
リコン膜（１０）と電気的に接続されたドレイン電極
（１３）およびこのドレイン電極（９）と一体のドレイ
ンライン（１４）とがある。

【００１７】ソース電極（１２）、ドレイン電極（１
３）およびドレインライン（１４）は、実線で示されて
おり、約１０００ÅのＭｏと約７０００ÅのＡｌの積層
体で成っている。またソース電極（１２）は、ＩＴＯと
接続しており、ドレインライン（１４）は、ドレイン電
極（１３）と一体で上下に延在されている。本発明の特
徴とするところは、上述したように、補助容量電極
（４）と補助容量ライン（５）とを異なる位置に形成
し、そして、それらの両電極（４）（５）を重畳させる
ことにある。即ち、補助容量電極（４）は表示電極（１
１）と重畳されているために、それらの間に存在する第
２の絶縁層（６）を介して第１の容量Ｃ１が形成され
る。そして、上述した補助容量電極（４）と補助容量ラ
イン（５）とが重畳する領域では第１の絶縁層（７）を
介して第２の容量Ｃ２とが形成されることになる。

【００１８】それら、第１及び第２の容量Ｃ１，Ｃ２は
図３に示す如く、直列に接続されることになり、第１あ
るいは第２の絶縁層（７）（６）形成時にピンホール又
はゴミ等が付着し、表示電極（１１）と補助容量電極
（４）とが短絡し、第１の容量Ｃ１が形成されない場合
であっても、補助容量電極（４）と補助容量ライン
（５）とで形成される第２の容量Ｃ２が存在するため
に、その容量Ｃ２に充電された電荷によって表示電極
（１１）のＯＮ状態が一定期間のみ保たれることにな
る。

【００１９】又、この場合、ＴＦＴのチャンネル寸法Ｗ
／Ｌは直列接続された第１の容量Ｃ１と第２の容量Ｃ２
との容量で十分駆動できる大きさに設定されているため
に、仮に上述したようにいずれか１つの容量Ｃ１又はＣ
２がショートした場合であっても表示品位を何んら低下
させることなく表示することができる。最後に、基板
（１）全面上にはパッシベーション膜を介して配向膜が
形成され、ここでは図示されないが、対向電極が形成さ
れた対向基板と一体化され、所望のアクティブ表示が行
われる。

【００２０】上述したこの実施例では、表示電極（１
１）、補助容量電極（４）及び補助容量ライン（５）の
３つの電極を全て重畳させて容量Ｃ１，Ｃ２を形成して
いるが、この発明では結果的に直列する容量を形成すれ
ばよいのであるから、それらすべての電極（１１）
（４）（５）が同じ領域で重畳する必要はない。例え
ば、図４に示す如く、表示電極（１１）の終端辺から補
助容量電極（４）の一部を導出させ、その導出された補
助容量電極（４）と重畳するように補助容量ライン
（５）を形成すればよい。この場合、表示画素の開口率
を向上させることが可能となる。

【００２１】また、補助容量ライン（５）を表示電極
（１１）とゲートライン（３）及びドレインライン（１
４）との領域と重畳する位置（斜線領域）に形成すれ
ば、補助容量ライン（５）を遮光膜として用いることが
でき、対向基板側に遮光膜を設ける必要性がなくなるた
め基板貼合せの精度を考慮することがないため表示電極
の開口率を最大限向上させることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に依れば、
補助容量ラインと補助容量電極とを異なる位置に形成
し、それらの電極を重畳させることにより、表示電極と
補助容量電極、補助容量電極と補助容量ライン間に形成
される２つの容量Ｃ１，Ｃ２が直列に存在することにな
り、いずれか一方の補助容量Ｃ１（Ｃ２）が製造工程中
に不良となった場合であっても他方の補助容量Ｃ２（Ｃ
１）が存在するために、ＴＦＴには他方の補助容量Ｃ２
（Ｃ１）に充電された電荷が放電され表示電極（１１）
を駆動することができ、表示欠陥を完全に防止すること
ができる。その結果、製造歩留りを著しく向上させるこ
とができる。

【００２３】また、補助容量ラインを表示電極とドレイ
ンライン、ゲートライン間の領域にまで形成することに
より、補助容量ラインを遮光膜として用いることがで
き、開口率を著しく向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶表示装置を示す平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明の液晶表示装置の回路図である。

【図４】他の実施例を示す平面図である。

【図５】従来の液晶表示装置を示す平面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】従来の液晶表示装置の回路図である。

【符号の説明】

（１） 基板 （２） ゲート （３） ゲートライン （４） 補助容量電極 （５） 補助容量ライン （６）（７） 第１，第２の絶縁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な絶縁性基板上にマトリックス状に
   配置された表示電極と、この表示電極を駆動するスイッ
   チング素子と、前記表示電極と少なくとも一部が重畳さ
   れた補助容量電極と、この補助容量電極と独立し且つそ
   の電極と重畳するように形成された補助容量ラインと、
   を備えたことを特徴とする液晶表示装置。
2. 【請求項２】 透明な絶縁性基板上にマトリックス状に
   配置された表示電極と、この表示電極を駆動するスイッ
   チング素子と、前記表示電極と少なくとも一部が絶縁膜
   を介して重畳された補助容量電極と、この補助容量電極
   と異なる層に位置し、且つその電極と重畳するように形
   成された補助容量ラインと、を備えたことを特徴とする
   液晶表示装置。
3. 【請求項３】 透明な絶縁性基板上に形成されたゲート
   およびこのゲートと一体のゲートラインと、 このゲートラインと交差しないように設けられた補助容
   量ラインと、 この補助容量ラインと電気的に独立して形成された補助
   容量電極と、 前記ゲートラインおよび補助容量電極あるいは補助容量
   ラインを覆うゲート絶縁膜と、 前記ゲートを一構成とするＴＦＴの半導体層となり、前
   記ゲート絶縁膜の上層に積層された非単結晶シリコン膜
   と、 前記ＴＦＴの近傍に形成され、前記ゲート絶縁膜の上層
   に積層された透明電極よりなる表示電極と、 この表示電極と前記ＴＦＴのソースに対応する非単結晶
   シリコン膜を電気的に接続するソース電極と、 前記ＴＦＴのドレインに対応する非単結晶シリコン膜と
   電気的に接続し前記ゲートラインと交差する方向に延在
   されたドレインラインおよびこのドレインラインと一体
   のドレイン電極とを少なくとも有する液晶表示装置にお
   いて、 前記補助容量ラインは前記補助容量電極と異なる層に位
   置し、少なくとも前記補助容量ラインと補助容量電極と
   が重畳したことを特徴とする液晶表示装置。