JP2008165029A

JP2008165029A - 液晶表示装置

Info

Publication number: JP2008165029A
Application number: JP2006355664A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Goto; 康正後藤
Original assignee: Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd
Current assignee: Japan Display Central Inc
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

【課題】駆動回路素子を同一基板上に一体的に有する液晶表示装置において、表示コントラストの劣化を抑えつつ駆動回路の安定動作を図る。
【解決手段】アレイ基板１０は、表示領域Ｒ１及び駆動回路領域Ｒ２に区画された透明基板１２と、前記表示領域Ｒ１に形成され表示領域Ｒ１にマトリクス状に配置された画素電極４４を駆動する第１薄膜トランジスタ２０と、前記透明基板１２の前記駆動回路領域Ｒ２に形成され前記第１薄膜トランジスタ２０に駆動信号を供給する第２薄膜トランジスタ５０と、前記第１薄膜トランジスタ２０の下層側に設けられた導電性の第１遮光膜１４と、前記第２薄膜トランジスタ５０の下層側に設けられた導電性の第２遮光膜４４と、を備え、前記第１遮光膜１４がアース接続され接地電位に設定され、前記第２遮光膜４４が前記第２薄膜トランジスタ５０のゲート電極５６と電気接続されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に関し、特に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、表示部の薄型化が可能であり、事務機器やコンピュータ等の表示装置あるいは特殊な表示装置への用途として要求が高まっている。

これらの中で、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）またはポリシリコン（ｐ−Ｓｉ）を用いたＴＦＴをスイッチング素子としてマトリクス上に配した液晶表示装置は、表示品位が高く、低消費電力であるため、その開発が盛んに行われている。

特にｐ−Ｓｉを用いたＴＦＴ（ｐ−ＳｉＴＦＴ）は、ａ−Ｓｉを用いたＴＦＴ（a−ＳｉＴＦＴ）よりも移動度が１０から１００倍程度高く、その利点を利用して画素スイッチング素子として用いるだけでなく、周辺駆動回路にｐ−ＳｉＴＦＴを用いて、画素ＴＦＴと駆動回路ＴＦＴを同一基板上に一体的に形成する駆動回路一体型の液晶表示装置が知られている。

ｐ−Ｓｉは結晶成長プロセス温度の相違により、高温ポリシリコンと低温ポリシリコンに分類される。高温ポリシリコンは、高温でＳＰＣ（固相成長）により形成されるため均一な半導体層を容易に得ることができ、例えば３００ｐｐｉ以上の高解像度が要求されるプロジェクタ等の投射型液晶表示装置において好適に用いられる。しかし、高温ポリシリコンは石英基板など耐熱性に優れた高価な基板上に形成する必要があり、低温ポリシリコンの場合に比べ製造コストがかかるため、低温ポリシリコンを用いた投射型の液晶表示装置の実用化が望まれている。

ところで、ＴＦＴでは、シリコンなどの半導体層に光が照射されるとリーク電流が流れる。そのため、液晶表示装置では、バックライトからの光によって画素ＴＦＴにリーク電流が発生し、表示のコントラスト等を劣化させる問題があり、強い光を照射するプロジェクタの場合では上記の問題が生じやすい。そこで、画素ＴＦＴの上層側及び下層側に金属製の遮光膜を設けることで、半導体層に光が照射されるのを防ぎリーク電流を抑えることがなされている。

このような遮光膜を備えた液晶表示装置の中には、画素ＴＦＴの下層側の遮光膜を導電材で設け、画素ＴＦＴのゲート電極と電気接続し、ゲート電極に接続されている走査線の電気抵抗を小さくすることで、高い周波数の駆動時においてもクロストーク等の発生を抑え、安定動作させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、画素ＴＦＴの下層側の遮光膜とゲート電極を電気接続するとリーク電流が発生し易くなり、表示のコントラスト等を劣化させる問題がある。特に、低温ポリシリコンからなるＴＦＴは高温ポリシリコンの場合に比べ、リーク電流が発生しやすいため、低温ポリシリコンからなるＴＦＴを用いて液晶表示装置において、遮光膜とゲート電極を電気接続した場合、リーク電流に起因するコントラストの劣化はより顕著なものとなる。
特開２００５−２０２４３９号公報

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、画素ＴＦＴのリーク電流を抑制して表示コントラストの劣化を抑えるとともに、高い周波数の駆動時であっても安定動作が可能な液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明の表示装置は、アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置において、前記アレイ基板は、表示領域及び駆動回路領域に区画された透明基板と、前記表示領域に形成され表示領域にマトリクス状に配置された画素電極を駆動する第１薄膜トランジスタと、前記透明基板の前記駆動回路領域に形成され前記第１薄膜トランジスタに駆動信号を供給する第２薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第１遮光膜と、前記第２薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第２遮光膜と、を備え、前記第１遮光膜がアース接続され接地電位に設定され、前記第２遮光膜が前記第２薄膜トランジスタのゲート電極と電気接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、表示コントラストの劣化を抑えつつ、高周波数駆動時の動作を安定させることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る液晶表示装置１を概略的に示す断面図、図２は遮光膜１４，４４の配置を示すガラス基板１２の平面図である。

この液晶表示装置１は、図１に示すように、アレイ基板１０と、このアレイ基板１０に対向配置された対向基板１００と、アレイ基板１０と対向基板１００との間に配置された液晶層９０とを備えている。これらアレイ基板１０と対向基板１００とは、液晶層９０を挟持するための所定のギャップを形成するシール部材（不図示）によって貼り合わせられている。

液晶層９０は、アレイ基板１０と対向基板１００との間に封入された液晶組成物によって構成されている。またこの液晶表示装置１の両面には偏光板１８、１１０がそれぞれ貼り付けられており、その背面には図示しない光源が配置されている。

アレイ基板１０は、画像を表示する表示領域Ｒ１と、その外周部において駆動回路が形成される駆動回路領域Ｒ２に区画されており、表示領域Ｒ１は、互いに交差してなる複数の信号線（図示せず）とゲート線（図示せず）との交差部に画素電極４４と接続されたスイッチング素子であるｎ型のｐ−ＳｉＴＦＴ（以下、画素ＴＦＴという）２０をマトリクス状に有し、駆動回路領域Ｒ２は、駆動回路素子であるｎ型のｐ−ＳｉＴＦＴ（以下、駆動回路ＴＦＴという）５０を有する。この画素ＴＦＴ２０は駆動回路ＴＦＴ５０からの映像信号やゲート信号等の駆動信号によって駆動される。

この各ＴＦＴ２０，５０は、より詳細には、アレイ基板１０は、ガラス基板などの透明基板１２を有しており、この透明基板１２上面の表示領域Ｒ１には、モリブデン−タングステン合金などの導電性の金属材料からなる第１遮光膜１４及びＳｉＯ_２などの絶縁層１６を介して画素ＴＦＴ２０の半導体層２２、ゲート絶縁層２４、ゲート電極２６が順次積層されており、トップゲート型の画素ＴＦＴ２０が形成されている。

第１遮光膜１４は、図２に示すように、半導体層２２に対応して透明基板１２上面に島状に設けられており、引き出し線１４ａによって透明基板１２の外部へ一体に引き出されアース接続され接地電位に設定されている。

画素ＴＦＴ２０の半導体層２２は、チャネル領域２８と、このチャネル領域２８に隣接しリン（Ｐ+ ）イオンを低濃度でドーピングしたＬＤＤ（ＬｉｇｈｔｌｙＤｏｐｅｄＤｒａｉｎ）領域３０，３１と、ＬＤＤ領域３０，３１に隣接しリン（Ｐ+ ）イオンを高濃度でドーピングしてなるソース領域３２及びドレイン領域３４とを有しており、第１遮光膜１４上の領域に配設されている。

また、透明基板１２上面の駆動回路領域Ｒ２には、モリブデン−タングステン合金などの導電性の金属材料からなる第２遮光膜４４及びＳｉＯ_２などの絶縁層１６を介して駆動回路ＴＦＴ５０の半導体層５２、ゲート絶縁層２４、ゲート電極５６が順次積層されており、トップゲート型の駆動回路ＴＦＴ５０が形成されている。

第２遮光膜４４は第１遮光膜１４同様、図２に示すように、半導体層５２に対応して透明基板１２上面に島状に設けられ、各第２遮光膜４４を一体に接続する引き出し線４４ａが駆動回路ＴＦＴ５０のゲート電極５６と電気的に接続されている。

駆動回路ＴＦＴ５０の半導体層５２は、チャネル領域５８と、このチャネル領域５８に隣接しリン（Ｐ+ ）イオンを低濃度でドーピングしたＬＤＤ領域６０，６１と、ＬＤＤ領域６０，６１に隣接しリン（Ｐ+ ）イオンを高濃度でドーピングしてなるソース領域６２及びドレイン領域６４とを有しており、第２遮光膜４４上の領域に配設されている。

ゲート絶縁層２４、ゲート電極２６，５６上には、ＳｉＯ_２などからなる層間絶縁層３６が設けられており、その上には、表示領域Ｒ１において半導体層２２に接続されるソース電極３８及びドレイン電極４０が形成され、駆動回路領域Ｒ２において半導体層５２に接続されるソース電極６８及びドレイン電極７０が形成されている。

ソース電極３８とドレイン電極４０の一端は、層間絶縁層３６に設けられたコンタクトホールを介して画素ＴＦＴ２０のソース領域３２とドレイン領域３４にそれぞれ接続されており、ドレイン電極４０の他端は、パッシベーション層４２を介してソース電極３８とドレイン電極４０の上に配設されたＩＴＯからなる画素電極４４と接続されている。また、ソース電極３８は、ドレイン電極４０側の端部が少なくともドレイン電極４０側のＬＤＤ領域３１を覆うように両ＬＤＤ領域３０，３１に跨って延設されており、上方から半導体層２２に向かう光を遮光するようになっている。また、ソース電極６８とドレイン電極７０の一端は、層間絶縁層３６に設けられたコンタクトホールを介して駆動回路ＴＦＴ５０のソース領域６２とドレイン領域６４にそれぞれ接続されており、ソース電極６８は、ドレイン電極７０側の端部が少なくともドレイン電極７０側のＬＤＤ領域６１を覆うように両ＬＤＤ領域６０，６１に跨って延設されており、上方から半導体層２２に向かう光を遮光するようになっている。なお、４６はパッシベーション層４２の上に積層されている配向膜である。

対向基板１００は、ガラス基板などの透明基板１０２上にカラーフィルター層１０４、共通電極１０６及び配向膜１０８が順次積層されている。

以上のように、本実施形態における液晶表示装置であれば、画素ＴＦＴ２０の下層側に形成された第１遮光膜１４がアースと電気的に接続されて接地電位に設定され、駆動ＴＦＴ５０のゲート電極５６が駆動ＴＦＴ５０の下層側に形成された第２遮光膜４４と電気的に接続されている。このため、画素ＴＦＴ２０では第１遮光膜１４を接地電位とすることで、画素ＴＦＴ２０のリーク電流の発生を抑えて表示コントラストの劣化を低減し良好な表示を得ることができると共に、駆動回路ＴＦＴ５０では、第２遮光膜４４とゲート電極５６とを電気的に接続し、駆動回路ＴＦＴ５０のチャネル領域５８の上下に第２遮光膜４４とゲート電極５６を配置し、且つ、第２遮光膜４４をゲート電極５６と電気的に接続させることによって、チャネル領域５８の上下の両界面にチャネルを形成させることで、オン電流を増加させることが可能となる。従って、駆動回路ＴＦＴ５０は十分なオン電流にて駆動することが可能となるので、各駆動回路ＴＦＴ５０の特性のばらつきによる動作不良の発生を改善させることができるので、駆動回路ＴＦＴ５０のオン電流値の低下を抑えて高周波数駆動時においても駆動回路を安定して駆動させ、表示品位を向上させることができる。また、液晶表示装置が３００ｐｐｉ以上の高精細画素の場合や、画素ＴＦＴ２０を低温ポリシリコンで構成した場合であっても、画素ＴＦＴ２０のリーク電流の発生を抑えることができ、表示品位に優れたプロジェクタ等の投射型液晶表示装置を安価な低温ポリシリコンを用いて製造することが可能となる。

本発明の一実施形態における液晶表示装置の構成を示す断面図である。遮光膜の配置を示す平面図である。

符号の説明

１…液晶表示装置
１０…アレイ基板
１２…透明基板
１４…第１遮光膜
４４…第２遮光膜
２０…画素ＴＦＴ
２２，５２…半導体層
２６，５６…ゲート電極
２８，５８…チャネル領域
３２，６２…ソース領域
３４，６４…ドレイン領域
３８，６８…ソース電極
４０，７０…ドレイン電極
４４…画素電極
５０…駆動回路ＴＦＴ

Claims

アレイ基板と対向基板との間に液晶層を挟持して構成された液晶表示装置において、
前記アレイ基板は、表示領域及び駆動回路領域に区画された透明基板と、前記表示領域に形成され表示領域にマトリクス状に配置された画素電極を駆動する第１薄膜トランジスタと、前記透明基板の前記駆動回路領域に形成され前記第１薄膜トランジスタに駆動信号を供給する第２薄膜トランジスタと、前記第１薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第１遮光膜と、前記第２薄膜トランジスタの下層側に設けられた導電性の第２遮光膜と、を備え、
前記第１遮光膜がアース接続され接地電位に設定され、前記第２遮光膜が前記第２薄膜トランジスタのゲート電極と電気接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
前記各薄膜トランジスタはチャネル領域とソース及びドレイン領域間にＬＤＤ領域を有し、ソース領域に接続されたソース電極にて少なくとも前記ＬＤＤ領域を遮光することを特徴とする請求項１に記載の液晶表示装置。