(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に設けられた走査配線と、前記走査配線上および前記絶縁性基板上に設けられたＳｉＮｘからなる絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記走査配線と直交するように設けられた信号配線と、前記走査配線と前記信号配線との交差部近傍に設けられ、アモルファスシリコンからなる半導体層とマイクロクリスタルのｎ＋−Ｓｉからなるコンタクト層からなる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている絵素電極とからなるアクティブマトリクス基板と、
絶縁性基板上にカラーフィルターが設けられた対向基板とを、
液晶層を介して対向配置される液晶表示装置であって、
前記信号配線がＩＴＯからなる透明導電膜で形成され、前記薄膜トランジスタ近傍の前記信号配線の下に遮光パターンが設けられ、
該遮光パターンが、前記薄膜トランジスタに用いられている半導体層またはコンタクト層に分離することなくつながった半導体層またはコンタクト層によって形成され、
前記信号配線に沿って隣り合う前記薄膜トランジスタの近傍にそれぞれ設けられた前記遮光パターン同士が、前記信号配線の下においてつながるとともに、途中で線幅が細くなっており、
前記遮光パターンの線幅が細くなった部分において、前記信号配線の縁は、前記ＳｉＮｘからなる絶縁膜上に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、絵素電極に薄膜トランジスタを介して駆動信号を印加することにより、表示を実行する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶表示装置、プラズマ表示装置等においては、マトリクス状に配列した絵素電極を選択駆動することにより、画面上に表示パターンが形成される。選択された絵素電極と、これに対向する対向電極との間に電圧が印加され、これらの電極の間に介在する液晶等の表示媒体の光学的変調が、表示パターンとして視認される。絵素電極の駆動方式として、個々の独立した絵素電極を配列し、この絵素電極のそれぞれに薄膜トランジスタを連結して駆動するアクティブマトリクス駆動方式が知られている。絵素電極を選択駆動するスイッチング素子としては、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）、ＭＩＭ（金属ー第１の絶縁膜ー金属素子）等が一般的に知られている。
【０００３】
従来の液晶表示装置として、図１３に、信号配線３に金属膜を用いた場合の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。図１４に、そのＡ−Ａ断面の断面図を示す。
【０００４】
図１３と図１４に示すように、透明性を有する絶縁性の基板１０上に金属膜をパターニングして形成した走査配線１を配置する。走査配線用として金属膜にＴａを用いた。走査配線１および走査配線１から分岐したゲート電極８の上に、ＳｉＮｘ膜からなるゲート絶縁膜９が形成されている。ＴＦＴ５では、ゲート絶縁膜９上には半導体層２１が形成されている。半導体層２１としてアモルファスシリコン半導体を用いた。ＴＦＴ５の半導体層２１の上層には、コンタクト層２２が形成されている。コンタクト層２２としてマイクロクリスタルのｎ＋−Ｓｉを用いた。その上層には、金属膜を用いてソース電極２３と信号配線３とドレイン電極２４が形成され、透明導電膜を用いて絵素電極４が形成されている。この金属膜としてＴａを用いたが、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｔｉでも良い。この透明導電膜としてＩＴＯ膜を用いた。ＴＦＴ５の上層には保護膜２６を形成しても構わない。このようにしてアクティブマトリクス基板ができる。
【０００５】
また、透明性を有する絶縁性の基板１１上にカラーフィルター２５を設ける。このカラーフィルター２５は、絵素電極４間とＴＦＴ５に対応する領域には、遮光膜となるブラックマトリクス１２が設けられ、絵素電極４に対応する領域には、例えば赤、緑、青のカラーフィルター１３を設けている。カラーフィルター２５の上に、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜を用いて対向電極３１が形成されている。このようにして対向基板ができる。この対向基板とアクティブマトリクス基板を貼り合わせ、その間に液晶１４を封入させることにより、液晶表示装置ができる。一般的に液晶表示装置の光源として、アクティブマトリクス基板側に、バックライトが設けられている。
【０００６】
ＴＦＴ５は一般的にＳｉ系の半導体層が用いられており、このＴＦＴ５のＳｉ系半導体層に光が当ると電流が発生し、ＴＦＴのＯＦＦ特性が低下し表示特性に影響を及ぼす。ＴＦＴ５の近傍は遮光しておく必要があり、この部分を遮光領域とし、絵素電極の部分は透過し表示に寄与するので、透過領域とする。
【０００７】
バックライトから絵素電極４に入射した光ａは、透過し表示に寄与する。また、透過性のない配線パターン等に入射した光ｂは、反射または吸収される。それ以外に、ＴＦＴ５を形成しているアクティブマトリクス基板を透過し、ブラックマトリクス１２、またはブラックマトリクス１２上に重ねられたカラーフィルター１３に入射した光ｃは、反射または吸収される。このとき反射した光ｄは、ＴＦＴ５に入射し、ＴＦＴのＯＦＦ特性の低下の要因となる。このＴＦＴ５に入射する光の光量は、ＴＦＴ５近傍の透過部領域の面積に起因する。つまり、ＴＦＴ５近傍に透過部が多いパターンのものよりも、透過部が少ないパターンの方が、ＴＦＴのＯＦＦ特性が優れることが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特に、ＴＦＴを用いた液晶表示装置において、製造コストを削減するために、製造工程の短縮が大きな課題となっている。その対策の一つとして、絵素電極に用いられている透明導電膜を用いて同時に信号配線を形成し、従来の信号配線専用の導電材料を削減する製造方法が提案されている。
【０００９】
図１５に、従来の液晶表示装置において、信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４を透明導電膜で形成した場合の１絵素の配線パターンを示す。図１６に、そのＡ−Ａ断面の断面図を示す。
【００１０】
信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４を透明導電膜で形成する場合、ＴＦＴ５近傍の透過領域が増加し、ＯＦＦ特性の低下を招く問題が生じる。つまり、遮光領域が図１５のように小さくなり、ブラックマトリクス１２への入射した光ｃが多くなり、その一部が反射して、ＴＦＴ５へ入射する光ｄの光量が増加する。したがって、ＴＦＴのＯＦＦ特性の低下の要因となる。
【００１１】
本発明は、信号配線を透明導電膜で形成しても、ブラックマトリクス、カラーフィルタでの反射光がＴＦＴへ入射する際の光量を低減させ、ＴＦＴのＯＦＦ特性が低下しない遮光パターンを有する液晶表示装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、絶縁性基板上に設けられた走査配線と、前記走査配線上および前記絶縁性基板上に設けられたＳｉＮｘからなる絶縁膜と、前記絶縁膜上に前記走査配線と直交するように設けられた信号配線と、前記走査配線と前記信号配線との交差部近傍に設けられ、アモルファスシリコンからなる半導体層とマイクロクリスタルのｎ＋−Ｓｉからなるコンタクト層からなる薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタに接続されている絵素電極とからなるアクティブマトリクス基板と、絶縁性基板上にカラーフィルターが設けられた対向基板とを、液晶層を介して対向配置される液晶表示装置であって、前記信号配線がＩＴＯからなる透明導電膜で形成され、前記薄膜トランジスタ近傍の前記信号配線の下に遮光パターンが設けられ、該遮光パターンが、前記薄膜トランジスタに用いられている半導体層またはコンタクト層に分離することなくつながった半導体層またはコンタクト層によって形成され、前記信号配線に沿って隣り合う前記薄膜トランジスタの近傍にそれぞれ設けられた前記遮光パターン同士が、前記信号配線の下においてつながるとともに、途中で線幅が細くなっており、前記遮光パターンの線幅が細くなった部分において、前記信号配線の縁は、前記ＳｉＮｘからなる絶縁膜上に形成されていることを特徴とする。
【００１７】
上記構成による作用を説明する。
請求項１記載の液晶表示装置では、薄膜トランジスタの近傍の信号配線に、半導体層またはコンタクト層からなる遮光パターンが形成されるので、バックライトから液晶表示装置に入射する光量を低減することができる。その結果、カラーフィルタやブラックマトリクスでの反射光が薄膜トランジスタに入射する光量が低減し、薄膜トランジスタのＯＦＦ特性の向上に寄与することができる。
【００１８】
また、本発明の液晶表示装置では、半導体層またはコンタクト層からなる遮光パターンが，薄膜トランジスタまで広がるので、薄膜トランジスタのＯＦＦ特性の更なる改善を行うことができる。
【００１９】
また、本発明の液晶表示装置では、信号配線が半導体層またははコンタクト層の段差を跨ぐことがなくなるので、信号配線の半導体層またはコンタクト層の段差部での断線が低減される。また、薄膜トランジスタのＯＦＦ特性の更なる改善を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に、信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４を透明導電膜で形成した場合の１絵素の配線パターンを示す。図２に、そのＡ−Ａ断面の断面図を示し、図３に、そのＢ−Ｂ断面の断面図を示す。
【００２３】
図１から図３に示すように、透明な絶縁性の基板１０上に、金属膜をパターニングして形成した走査配線１を配置する。実施形態１では、絶縁性の基板１０にガラス基板を、走査配線用金属膜にＴａを用いた。ただし、絶縁性の基板には、透明性を有するものであれば、他の材料でもかまわない。また、金属膜についても、遮光性を有するものであれば、特に材料は問わない。走査配線１および走査配線１から分岐したゲート電極８の上に、ＳｉＮｘ膜からなるゲート絶縁膜９が形成されている。ＴＦＴ５では、ゲート絶縁膜９上には半導体層２１が形成されている。このＴＦＴ５の半導体層２１の形成と同時に、信号配線２下の遮光パターン６ａの領域にも、半導体層２１を形成する。半導体層２１としてアモルファスシリコン半導体を用いた。ＴＦＴ５の半導体層２１の上層には、コンタクト層２２が形成されている。このＴＦＴ５のコンタクト層２２の形成と同時に、信号配線下の遮光パターン６ａの領域の半導体層２１の上にもコンタクト層２２を形成する。コンタクト層２２としてマイクロクリスタルのｎ＋−Ｓｉを用いた。遮光パターン６ａの半導体層２１、コンタクト層２２の形成は、従来のマスクに対して、遮光パターン６ａの部分だけ追加するだけで良く、コストダウンに寄与できる。その上層には、透明導電膜を用いて、信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４、絵素電極４が形成されている。ＴＦＴ５の上層には保護膜２６を形成しても構わない。このようにしてアクティブマトリクス基板ができる。
【００２４】
この場合、信号配線２のＴＦＴ５の近傍に、遮光パターン６ａとして半導体層２１とコンタクト層２２の両方を用いて形成したが、半導体層２１、コンタクト層２２のどちらか一方でも良い。半導体層２１、コンタクト層２２は金属膜に比べて遮光効果は小さいが、光を遮光することができる。この遮光パターン６ａにより、バックライト光の反射光がＴＦＴ５に入射する際の光量を低減することができ、ＯＦＦ特性の改善が期待できる。
【００２５】
また、透明性を有する絶縁性の基板１１上にカラーフィルター２５を設ける。このカラーフィルター２５は、絵素電極４間とＴＦＴ５に対応する領域には、遮光膜となるブラックマトリクス１２が設けられ、絵素電極４に対応する領域には、例えば赤、緑、青のカラーフィルター１３を設けている。カラーフィルター２５の上に、ＩＴＯ膜からなる透明導電膜を用いて対向電極３１が形成されている。このようにして対向基板ができる。この対向基板とアクティブマトリクス基板を貼り合わせ、その間に液晶１４を封入させることにより、液晶表示装置ができる。一般的に液晶表示装置の光源として、アクティブマトリクス基板側に、バックライトが設けられている。
【００２６】
（実施形態２）
図４に遮光パターン６ｂを示し、図５に図４のＡ−Ａ断面図を示す。遮光パターン６ｂは、図１の遮光パターン６ａを、ＴＦＴ５に形成されている半導体層２１とコンタクト層２２と繋げるように形成する。遮光パターン６ｂとして半導体層２１とコンタクト層２２の両方を用いて形成したが、半導体層２１、コンタクト層２２のどちらか一方でも良い。このことにより、ＴＦＴ５への入射光をより効率的に遮光することができ、さらにＯＦＦ特性の改善に寄与する。
【００２７】
（実施形態３）
図６に遮光パターン６ｃを示し、図７に図６のＢ−Ｂ断面図を示す。遮光パターン６ｃは、図４の遮光パターン６ｂどうしを、信号配線２の下に設けた半導体層２１とコンタクト層によりつなげた形状である。遮光パターン６ｃとして半導体層２１とコンタクト層２２の両方を用いて形成したが、半導体層２１、コンタクト層２２のどちらか一方でも良い。
【００２８】
遮光パターン６ｃの途中で線幅が細くなっているのは、遮光パターン６ｃの上に形成される信号配線２の断線対策のためである。また、図８に示すように、信号配線２が半導体層２１またはコンタクト層２２による段差部を跨ぐことがなくなるので、信号配線２の半導体層２１またはコンタクト層２２の段差部での断線１５が低減される。
【００２９】
このことにより、ＴＦＴ５への入射光をより効率的に遮光することができ、さらにＯＦＦ特性の改善に寄与する。
【００３０】
（実施形態４）
図９に、信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４を透明導電膜で形成した場合の１絵素の配線パターンを示す。図１０に、そのＡ−Ａ断面の断面図を示す。
【００３１】
図９と図１０に示すように、透過性を有する絶縁性の基板１０上に金属膜をパターニングし形成した走査配線１を配置する。このとき同時に走査配線材料を用いて信号配線２のＴＦＴ５の近傍に、遮光パターン７ａを形成する。実施形態４では、絶縁性の基板１０にガラス基板を、走査配線用金属膜にＴａを用いた。遮光パターン７ａの金属膜の形成に用いるマスクの形状は、従来のマスクに対して、遮光パターン７ａの部分だけ追加するだけで良く、コストダウンに寄与できる。ただし、絶縁性基板には、透明性を有するものであれば他の材料でもかまわない。また、金属膜についても、遮光性を有するものであれば特に材料は問わない。遮光パターン７ａの金属膜は、遮光パターン６の半導体層またはコンタクト層に比べて、遮光性が高い。
【００３２】
走査配線１および走査配線１から分岐したゲート電極８の上に、ＳｉＮｘ膜からなるゲート絶縁膜９が形成されている。ＴＦＴ５では、ゲート絶縁膜９上には半導体層２１が形成されている。半導体層２１としてアモルファスシリコン半導体を用いた。ＴＦＴ５の半導体層２１の上層には、コンタクト層２２が形成されている。コンタクト層２２としてマイクロクリスタルのｎ＋−Ｓｉを用いた。その上層には、透明導電膜を用いて、信号配線２、ソース電極２３、ドレイン電極２４、絵素電極４が形成されている。ＴＦＴ５の上層には保護膜２６を形成しても構わない。このようにしてアクティブマトリクス基板ができる。
【００３３】
このように、信号配線２のＴＦＴ５の近傍に、遮光パターン７ａ形成することにより、バックライト光の反射光がＴＦＴ５に入射する際の光量を低減することができ、ＯＦＦ特性の改善が期待できる。
【００３４】
（実施形態５）
図１１に遮光パターン７ｂを示し、図１２に図１１のＡ−Ａ断面図を示す。遮光パターン７ｂは、図９の遮光パターン７ａを、ＴＦＴ５のゲート電極８に繋げて形成することで、遮光効果を向上させることができる。さらに、遮光パターン７ｂは走査配線１とつなげて形成しても良い。また、走査配線１を陽極酸化し表面に絶縁膜を形成するような製造方法の場合、遮光パターン７ｂも同様に陽極酸化を行うことが可能となり、リーク不良等の低減が期待できる。
【００３５】
【発明の効果】
信号配線に透明導電膜を用いた場合、ＴＦＴの近傍の信号配線に、半導体層またはコンタクト層からなる遮光パターンが形成されるので、バックライトから液晶表示装置に入射する光量を低減することができる。その結果、カラーフィルタやブラックマトリクスでの反射光が薄膜トランジスタに入射する際の光量が低減し、薄膜トランジスタのＯＦＦ特性の向上に寄与することができる。
【００３６】
また、半導体層またはコンタクト層からなる遮光パターンを、ＴＦＴまで広げることにより、ＴＦＴのＯＦＦ特性の更なる改善を行うことができる。
【００３７】
また、信号配線に沿って遮光パターンをつなげることにより、半導体層またははコンタクト層の段差を跨ぐことがなくなるので、信号配線の半導体層またはコンタクト層の段差部での断線が低減される。
【００３８】
ＴＦＴ近傍の信号配線の下に、走査配線と同じ材料により形成された金属膜からなる遮光パターンが形成されるので、バックライトから液晶表示装置に入射する光量を低減することができる。その結果、カラーフィルタやブラックマトリクスでの反射光が薄膜トランジスタに入射する際の光量が低減し、薄膜トランジスタのＯＦＦ特性の向上に寄与することができる。
【００３９】
金属膜からなる遮光パターンが、少なくともＴＦＴのゲート電極と繋げて形成することで、さらに遮光効果を向上させることができる。また、走査配線を陽極酸化し表面に絶縁膜を形成するような製造方法の場合、遮光パターンも同様に陽極酸化を行うことが可能となり、リーク不良等の低減が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図２】実施形態１のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図３】実施形態１のＢ−Ｂ断面の断面図である。
【図４】実施形態２の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図５】実施形態２のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図６】実施形態３の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図７】実施形態３のＢ−Ｂ断面の断面図である。
【図８】信号配線２下の半導体層２１、コンタクト層２２での段差部で生じる断線１５を示す図である。
【図９】実施形態４の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図１０】実施形態４のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図１１】実施形態５の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図１２】実施形態５のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図１３】従来の液晶表示装置において、信号配線２を金属膜で形成した場合の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図１４】図１３のＡ−Ａ断面の断面図である。
【図１５】従来の液晶表示装置において、信号配線２を透明導電膜で形成した場合の液晶表示装置の１絵素の配線パターンを示す。
【図１６】図１５のＡ−Ａ断面の断面図である。
【符号の説明】
１      走査配線
２  ３      信号配線
４      絵素電極
５      ＴＦＴ
６  ７      遮光パターン
８      ゲート電極
９      ゲート絶縁膜
１０  １１      基板
１２      ブラックマトリクス
１３  ２５      カラーフィルター
１４      液晶
１５      断線
２１      半導体層
２２      コンタクト層
２３      ソース電極
２４      ドレイン電極
２６      保護膜
３１      対向電極
【図１】
0003552086.tif 000002
【図２】
0003552086.tif 000003
【図３】
0003552086.tif 000004
【図４】
0003552086.tif 000005
【図５】
0003552086.tif 000006
【図６】
0003552086.tif 000007
【図７】
0003552086.tif 000008
【図８】
0003552086.tif 000009
【図９】
0003552086.tif 000010
【図１０】
0003552086.tif 000011
【図１１】
0003552086.tif 000012
【図１２】
0003552086.tif 000013
【図１３】
0003552086.tif 000014
【図１４】
0003552086.tif 000015
【図１５】
0003552086.tif 000016
【図１６】
0003552086.tif 000017