(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
行方向に複数配置されるゲート線と、
列方向に複数配置されるデータ線と、
前記ゲート線及び前記データ線の交点それぞれに対応してマトリクス状に配置された画素電極と、
前記データ線及び前記画素電極に接続され、前記ゲート線の一部と交差する半導体膜を有する薄膜トランジスタと、
前記ゲート線と平行な方向に伸び、前記薄膜トランジスタの半導体膜と対向して補助容量を形成する補助容量電極とを有し、
前記薄膜トランジスタを用いて前記画素をスイッチングするアクティブマトリクス型表示装置において、
前記補助容量電極及び前記半導体膜は、前記データ線と平行な方向に伸びる分岐部をそれぞれ有し、
前記補助容量電極の分岐部は、前記データ線の少なくとも一部に重畳して配置され、
前記半導体膜の分岐部は、前記データ線とは重畳せずに配置されていることを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
【請求項２】
前記補助容量電極の分岐部端部と隣接する行のゲート線との間の領域に、前記データ線が太く形成された遮光部が形成され、
前記遮光部は、前記ゲート線及び前記補助容量電極と一部重畳していることを特徴とする請求項１に記載のアクティブマトリクス型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液晶表示装置（Liquid Crystal Di splay；ＬＣＤ）に関し、特に、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）を用いたアクティブマトリクス型で、微細化に適したＴＦＴ構造を有する表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＣＤは２枚の対向する第１の基板と第２の基板との間に液晶を注入してなる表示装置である。第１の基板にはスイッチング素子であるＴＦＴや画素毎に形成された画素電極が配置され、第２の基板には対向電極が配置される。図４は従来のアクティブマトリクス型ＬＣＤの第１の基板を示す平面図である。列方向に延在するデータ線５１が複数平行に配置され、これに交差し、行方向に延在するゲート線５２が複数平行に配置される。データ線５１とゲート線５２の各交点に対応して、ＴＦＴ５３および画素電極５４が配置されている。図４は隣接する行同士が互いにずれて形成されたデルタ配列を示している。
【０００３】
ＴＦＴ５３はコンタクト６１を介してデータ線５１に接続された半導体膜６２を有し、この半導体膜６２は更にコンタクト６３を介して画素電極５４に接続されている。半導体膜６２はゲート線５２と２箇所で交差し、それぞれゲート６４、６５となっている。
【０００４】
ゲート線５２に所定の電圧が印加されると、ＴＦＴ５３の半導体膜６２のゲート６４、６５にチャネルが形成されて導通となり、データ線５１に印加されたデータ電圧が画素電極５４に印加され、これによって生じる電界によって液晶が駆動されてデータ電圧に応じた表示を行う。
【０００５】
本明細書では、上述したような、二つのゲートを有するＴＦＴ構造をダブルゲートと称する。ＴＦＴ５３をダブルゲートとすることによって、ＴＦＴを非導通としたとき、高抵抗なＴＦＴが直列に接続されているので、非導通時に意図せずに漏れて流れる不正な電流、いわゆるオフリーク電流を低減できる効果がある。
【０００６】
ＴＦＴ５３は、更にゲート電極６６を有する。ゲート電極６６は断面的にみるとゲート線５２とは半導体膜６２を挟んで反対側に形成された導電膜であって、コンタクト６７を介してゲート線５２に接続され、ゲート６４、６５に重畳している。
【０００７】
本明細書では、このようにＴＦＴ５３の半導体膜６２がゲート線５２及びゲート電極６６に挟まれている構造をデュアルゲートと称する。ゲート電極６６は、ゲート線５２に接続されているので、ゲート線５２と同電位である。デュアルゲートとすることによって、上下のゲートそれぞれの電界によって半導体膜６２にチャネルが形成するため、ゲート電極６６を有さない構造のＴＦＴに比較して、導通時の抵抗が小さく、また、バックチャネルの形成を抑止できるためオフリーク電流が低減できる効果がある。
【０００８】
半導体膜６２は、画素電極５４に重畳する容量領域６２ａを有する。そして、行方向に延在し、画素電極５４上で容量領域６２ａに重畳して広い領域を有する補助容量電極５５が配置されている。補助容量電極５５は、ゲート線５２と同層に形成されており、半導体膜６２の容量領域６２と補助容量を形成し、画素電極５４に印加された電圧を保持する役割を担う。
【０００９】
また、以上の構成が形成された第１の基板に対向して配置された第２の基板には、対向電極や、ブラックマトリクスが形成される。対向電極は複数の画素電極に対向して全面に形成されている。ブラックマトリクスは、データ線５１と画素電極５４との間から光が漏れることを防止するため、又は、ＴＦＴ５３に光が当たってリーク電流が流れることを防止するため、データ線５１及びＴＦＴ５３に対向する領域に形成される遮光性の膜である。ブラックマトリクスは、基板同士の合わせずれ等が生じても光が漏れないように、データ線５１よりも６μｍ程度太く形成される。図４においては、図面の簡略化のためにブラックマトリクスは図示を省略し、その幅をＢＭとして表記した。
【００１０】
図４におけるＡ−Ａ’線断面図を図５に示す。ガラス基板７１上に補助容量電極５５が配置され、第１のゲート絶縁膜７２を介してＴＦＴ５３の半導体膜６２が配置されている。半導体膜６２上に、層間絶縁膜７３を介してデータ線５１が配置されている。更に平坦化膜７４等が形成され、画素電極５４が配置され、複数の画素電極５４を覆って配向膜７５が形成される。更にその上に図示しない液晶、対向基板が配置される。データ線５１と画素電極５４とは寄生容量を小さくするため、所定の距離ｄ離間して形成される。距離ｄは、例えば１μｍ程度である。ブラックマトリクスは、この間隔ｄからの光の漏出を防止するために、画素電極５４とこれに隣接する画素電極５４’とに跨って形成されている。
【００１１】
さて、近年、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラのファインダなどのように、携帯電子機器の表示装置としてアクティブマトリクス型表示装置が採用されているが、携帯機器に搭載するために、画素数を維持したまま画面サイズを縮小して微細化する要求がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
補助容量の容量値は補助容量電極５５と半導体膜６２とが重畳する面積に比例する。画素数を維持したまま画面サイズを縮小する場合、単純に相似形で縮小して微細化しただけでは、縮小に伴って補助容量の容量値が不足し、画素電極５４に印加した電圧を適正に保持することができなくなってしまう。
【００１３】
そこで、画素サイズを縮小しても補助容量の容量を確保しようとすると、補助容量電極５５の画素に占める面積の割合が相対的に増加する。しかし、補助容量を形成する補助容量電極５５は、例えばクロムなどの金属膜によって形成されているため、補助容量電極５５が形成された領域は光を透過しない。従って、画素サイズを縮小しつつ、補助容量の面積を一定にすると、画素の開口率が低下するという問題が生じる。
【００１４】
そこで本発明は、補助容量の面積を一定に確保しつつ、より開口率の高い補助容量電極を有するＬＣＤを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するためになされ、行方向に複数配置されるゲート線と、列方向に複数配置されるデータ線と、ゲート線及びデータ線の交点それぞれに対応してマトリクス状に配置された画素電極と、データ線及び画素電極に接続され、ゲート線の一部と交差する半導体膜を有する薄膜トランジスタと、ゲート線と平行な方向に伸び、薄膜トランジスタの半導体膜と対向して補助容量を形成する補助容量電極とを有し、薄膜トランジスタを用いて画素をスイッチングするアクティブマトリクス型表示装置において、補助容量電極及び半導体膜は、データ線に沿って伸びる分岐部をそれぞれ有するアクティブマトリクス型表示装置である。
【００１６】
そして、補助容量電極の分岐部は、データ線の少なくとも一部に重畳して配置され、半導体膜の分岐部は、データ線とは重畳せずに配置されている。
【００１７】
また、補助容量電極の分岐部端部と隣接する行のゲート線との間の領域に、データ線が太く形成された遮光部が形成され、この遮光部は、ゲート線及び補助容量電極と一部重畳している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１の実施形態にかかるＬＣＤの平面図である。列方向に延在するデータ線１が複数平行に配置され、これに交差し、行方向に延在するゲート線２が複数平行に配置される。データ線１とゲート線２の各交点に対応して、ＴＦＴ３および画素電極４が配置されている。
【００１９】
第１の基板上にゲート線２及び容量電極２１が配置され、絶縁膜を介して半導体膜１２が配置されている。更に絶縁膜を介してデータ線１が配置される。データ線１はコンタクト１１を介してＴＦＴ３の半導体膜１２に接続され、さらにコンタクト１３を介して画素電極４に接続されている。ＴＦＴ３はゲート線２と２箇所で交差し、それぞれがゲート１４、ゲート１５となっている、いわゆるダブルゲート構造である。更に、半導体膜１２を挟んでゲート線２と反対側の層に配置されたゲート電極１６を有し、ゲート電極１６はコンタクト１７を介してゲート線２に接続されている、いわゆるデュアルゲート構造である。
【００２０】
以上の点は従来のＬＣＤと同様である。本実施形態は、太い実線で示された補助容量電極２１及び一点鎖線で示されたＴＦＴ３の容量領域１２ａの形状に特徴を有する。補助容量電極２１は、ゲート電極２と同層に形成された、例えばクロムなどの金属よりなる。補助容量電極２１は行方向に互いに連結され、点線で示された画素電極４に重畳する領域で、データ線１に沿った列方向に伸びる分岐部２１ａを有する。半導体膜１２の容量領域１２ａも、ＴＦＴ３を形成する領域から連続的に、補助容量電極２１及び分岐部２１ａの形状に合わせて、データ線１に沿った列方向に伸びて形成された分岐部１２ａを有する。
【００２１】
補助容量の分岐部１２ａの先端部２１ｂは、次の行のＴＦＴ３’の半導体膜１２’と容量領域１２ａとの短絡を防止するためへこんで形成されており、補助容量電極２１も容量領域１２ａにあわせて同様の形状をしている。
【００２２】
本実施形態のように補助容量電極２１を形成することによって、補助容量電極の面積を確保しつつ、開口率の低下を最低限に抑えることができる。なぜならば、データ線１の側部は、従来から対向基板にブラックマトリクスが形成されていた領域であり、元々遮光される。そして、ブラックマトリクスは、合わせずれに対応するためにデータ線１よりも太く形成される。従って、データ線１に沿って補助容量電極２１を形成することによって、遮光領域を同一箇所に集約することができるので、開口率の低下を最小限に抑えることができる。
【００２３】
また、補助容量電極２１及び容量領域１２ａは、データ線１の屈曲部に沿って図面上方に突起部２１ｃを有する。ＴＦＴ３を遮光するためのブラックマトリクスがＢＭで示した領域に形成されているので、こちらでも、遮光領域を形成している。ＴＦＴ３に光が当たると誤動作の原因となる恐れがあるので、ＴＦＴ３上にはブラックマトリクスが形成されており、このブラックマトリクスと突起部２１ｃが重畳した部分は、上記と同様、容量の面積を拡大しても開口率の低下にはつながらない。
【００２４】
図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。第１の基板３１上に補助容量電極２１が形成され、その上に絶縁膜３２を介して半導体膜１２の容量領域１２ａが形成されている。その上に絶縁膜３３を介してデータ線１が形成されている。その上に平坦化性の絶縁膜３４を介して画素電極４が形成され、更に配向膜３５が形成されている。
【００２５】
データ線１と画素電極４との対向面積が拡大すると、ここに容量が生じ、ＬＣＤの応答速度が低下するため、データ線１と画素電極４とは所定の距離ｄだけ離間して形成されている。従来の技術の項で述べたデータ線に沿って形成されるブラックマトリクスは、この隙間から漏れる光を遮光する必要から形成されていた。本実施形態の補助容量電極２１は、データ線１の下の領域まで重畳して形成されている。従って、データ線１の図面右側の側部からは光が漏れない。従って、ブラックマトリクスＢＭは、データ線１の補助容量電極２１が形成された側辺には配置する必要が無くなり、隣接画素電極４ａの側にだけ配置すれば良い。ブラックマトリクスは対向基板側に形成されるので、図示は省略するが、図中ＢＭで示した領域の対向基板側にブラックマトリクスが配置される。
【００２６】
補助容量電極２１とデータ線１との間は厚さ方向に０．５μｍ以上離間することが望ましい。本実施形態においては、補助容量電極２１とデータ線１とは、層間絶縁膜３２、３３によって厚さ方向に０．７μｍ程度離間されている。そのため、補助容量電極２１とデータ線１との間に生じる容量値は小さく、また、補助容量電極２１は所定の電圧が印加され続けるため、データ線１と補助容量電極２１との間に生じる容量による信号のなまりを低減することができる。なお、本実施形態において、絶縁膜３２を０．１μｍ、絶縁膜３３を０．６μｍとした。
【００２７】
また、データ線１と補助容量電極２１との容量も小さいに超したことはないので、データ線１と補助容量電極２１とを重畳させる幅は、製造時におけるマスクずれなどの製造上の誤差分だけ重畳させるのが良い。少なくとも製造誤差分だけ重畳させておけば、マスクずれが生じてもデータ線と補助容量電極２１との間から光が漏れることはない。また、重畳させる幅を製造誤差分以上にしてもデータ線１と補助容量電極２１との容量を不要に大きくするのみである。従って、これらを重畳させる幅は製造誤差分程度とするのがよいのである。重畳させる幅の具体的数値は製造誤差によって異なるが、例えば１μｍ〜３μｍ程度重畳させればよく、本実施形態においては、２μｍ重畳させた。
【００２８】
図３は本発明の第２の実施形態を示す平面図である。第１の実施形態と同様の点に関しては、同一番号を付し、説明を省略する。本実施形態は、データ線１が太く形成された遮光領域１ａを有する点に特徴がある。補助容量電極２１は、データ線２と同一層に形成されることが一般的であるので、補助容量電極２１の分岐部２１ａは、ゲート線２と所定間隔を開けて形成する必要がある。第１の実施形態で説明したように、データ線１の補助容量電極２１側に対向する領域にはブラックマトリクスが形成されないため、補助容量電極２１の分岐部２１ａとゲート線２との間隙から漏出する光が問題となる場合がある。もちろん、ここにブラックマトリクスを形成しても良いのだが、ブラックマトリクスは、対向基板側に形成されるため、基板の貼り合わせ誤差が生じ、必要な領域よりも大きめに設計する必要がある。これに対し、本実施形態のように、データ線１に遮光領域１ａを形成すれば、基板の貼り合わせ誤差は考慮する必要がなくなり、必要最小限の遮光領域だけで補助容量電極２１とゲート線２の間隙からの光漏出を防止することができる。
【００２９】
なお、上記実施形態はダブルゲート、デュアルゲート構造のＴＦＴを用いたＬＣＤを例示して説明したが、これに限らず、単一ゲート、単層ゲート構造のＴＦＴを用いてももちろんよい。
【００３０】
また、上記実施形態は画素電極４を１／２ずつ行方向にずらしたデルタ配列を例示したが、これに限らず、各画素を直線状に整列させたストライプ配列でももちろんよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明は、容量電極及び半導体膜は、データ線に沿って伸びる分岐部をそれぞれ有するので、遮光領域を集積でき、画素の開口率を向上することができる。
【００３２】
そして、補助容量電極の分岐部は、データ線の少なくとも一部に重畳して配置されているので、データ線と補助容量電極との間から光が漏出することはない。
【００３３】
また、半導体膜の分岐部は、データ線とは重畳せずに配置されているので、ここに生じる寄生容量を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、補助容量電極の分岐部端部と隣接する行のゲート線との間の領域に、データ線が太く形成された遮光部が形成され、この遮光部は、ゲート線及び補助容量電極と一部重畳しているので、補助容量電極の端部とゲート線との間から光が漏出することがない。
【００３５】
ところで、一つの画素が大きい大型の表示装置では、ブラックマトリクスや、補助容量による開口率の低下はさほど問題とならず、一つの画素に対する補助容量の占める面積の割合は、小型の表示装置に比較して低い。従って、本発明は、４インチ型以下、例えば、２インチ型や１．５インチ型などの小型の表示装置や、４インチ型や６インチ型でＸＧＡなどの高精細な表示装置のように、一つの画素が小さい表示装置に適用して最も効果的である。もちろん大型の表示装置においても適用でき、開口率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態にかかる表示装置の平面図である。
【図２】第１の実施形態にかかる表示装置の断面図である。
【図３】第２の実施形態にかかる表示装置の平面図である。
【図４】従来の表示装置の平面図である。
【図５】従来の表示装置の断面図である。
【符号の説明】
１  データ線、                    ２  ゲート線、
３  ＴＦＴ、                      ４  画素電極、
１１，１３，１７  コンタクト、  １２  半導体膜、
１４，１５  ゲート、            ２１  補助容量電極
【図１】
0003723389.tif 000002
【図２】
0003723389.tif 000003
【図３】
0003723389.tif 000004
【図４】
0003723389.tif 000005
【図５】
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