(57)【要約】【課題】  良好な画像品質を有すると共に、高歩留まりで製造できる液晶表示装置を提供する。【解決手段】  基板１０上に形成されたスイッチトランジスタ（Ｔｒ）９ａ、Ｔｒ９ａに接続された保持容量１３ａ、Ｔｒ９ａ及び保持容量１３ａ上に形成された絶縁層３５、絶縁層３５上に形成され、Ｔｒの一方の出力端子に接続された画素電極１９を有する構成が平面的にマトリクス状に形成された素子基板２０ａと、素子基板２０ａ上に所定の間隙を有して設けられた共通電極基板２２と、素子基板２０ａと共通電極基板２２ａとの間に充填された液晶層４と、共通電極基板２２ａ側から読出光を照射したときに、Ｔｒ９ａに読出光が到達しないように絶縁層中に設けられた遮光層２５ａと、を備えた液晶表示装置において、保持容量１３の一方の電極１７ａはＴｒ９ａの一方の出力端子１６ａと共通接続され、保持容量１３の他方の電極１８ａは遮光層２５ａと電気的に接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成された一方及び他方の出力端子を有するスイッチングトランジスタ、前記スイッチングトランジスタに接続された保持容量領域、前記スイッチングトランジスタ及び前記保持容量領域上に形成された絶縁層、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層に形成された連通孔を介して前記スイッチングトランジスタの一方の出力端子に接続された画素電極を有する構成が平面的にマトリクス状に形成された素子基板と、前記素子基板上に所定の間隙を有して設けられた共通電極基板と、前記素子基板と前記共通電極基板との間に充填された液晶層と、前記共通電極基板側から読み出し光を照射したときに、前記スイッチングトランジスタに前記読み出し光が到達しないように前記絶縁層中に設けられた遮光層と、を備えた液晶表示装置において、
前記保持容量領域の一方の電極は、前記スイッチングトランジスタの一方の出力端子と共通接続され、前記保持容量領域の他方の電極は、前記遮光層と電気的に接続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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶等を用いた液晶表示装置に係わり、特に良好な画像表示品質を有すると共に歩留まり向上に好適な液晶表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、大画面映像表示用の表示装置として、図面を参照して、以下に説明するような液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
図２は、従来例の液晶表示装置の回路ブロック図である。図３は、従来例の液晶表示装置の液晶パネル部を示す概略斜視概念図である。図４は、従来例の液晶表示装置の液晶パネル部を示す画素部概略断面図である。
【０００３】
図２に示すように、従来例の液晶表示装置１の液晶パネル部５においては、シリコン等からなる半導体基板１０上に複数の信号線１１が並行して配置され、これら各信号線１１と直交する方向に複数の走査線１２が配置されている。
複数の信号線１１と複数の走査線１２と交差部には、スイッチングトランジスタ９、保持容量１３等から構成される表示画素ＰＸがマトリクス状に形成・配置されている。
【０００４】
そして、水平アドレス回路３は、複数の信号線１１に接続され、垂直アドレス回路２は、複数の走査線１２に接続されている。スイッチングトランジスタ９においては、ドレイン１４は所定の信号線１１に、ゲート１５は所定の走査線１２に、ソース１６は保持容量１３の保持容量個別電極１７及び画素電極１９に、それぞれ接続されている。ここで、複数の信号線１１、走査線１２及び表示画素ＰＸ（画素電極１９を含む）より、素子基板２０が構成されている。
【０００５】
一方、図３に示すように、素子基板２０の上方には、所定の間隙を有して、表面に透明電極２１が形成された透明基板２２が配置されている。この際、画素電極１９と透明電極２１とが対向するようにされている。そして、前記した所定の間隙には、液晶４が充填されている。さらに、保持容量共通電極外部接続線８が保持容量１３の保持容量共通電極１８に、透明電極外部接続線７が透明基板２２に形成された透明電極２１に、それぞれ接続されている。
【０００６】
また、図２に示すように、液晶表示装置１は、液晶パネル部５と、液晶パネル部５に配置された複数の走査線１２及び信号線１１にそれぞれ走査信号及び画像信号を供給する垂直アドレス回路２及び水平アドレス回路３と、からなる。
【０００７】
次に、この液晶表示装置の動作について説明する。
水平アドレス回路３から１水平期間のビデオ信号を順次複数の信号線１１にサンプリングする（図２において、例えば、図中左の信号線１１から右側の信号線１１へ順次サンプリングする）。
次に、垂直アドレス回路２から複数の走査線１１に対して１水平期間毎に順次選択パルスを出力する（図２において、例えば、図中上の走査線１２から下側の走査線１２へ順次供給する）。
【０００８】
その結果、所定の走査線１２に接続された複数のスイッチングトランジスタ９が、走査線１２毎に順次オンとなり、所定の信号線１１にサンプリングされたビデオ信号が、選択された画素ＰＸの保持容量個別電極１７と保持容量共通電極１８の間に形成される保持容量１３により、スイッチングトランジスタ９のオフ期間にも蓄積保持される。保持容量１３に蓄積されたビデオ信号に対応する電荷による保持電圧により、各画素ＰＸでは、画素電極１９と透明電極２１間の電圧が液晶４に印加され、それに応じて液晶４の光変調度が変化することになり、画像が表示されるものであった。
【特許文献１】特開２００１−３１８３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ここで、図４に従い、画素ＰＸの概略構成を説明する。
各画素ＰＸは、少なくとも、スイッチングトランジスタ９、保持容量１３、画素電極１９、画素電極１９に対応する液晶４及び透明電極２１、所定の配線層とから構成される。
半導体基板１０の所定の領域に、スイッチングトランジスタ９のドレイン１４とソース１６、及び保持容量共通電極１８が形成されている。ソース１６と保持容量共通電極１８との間、及び保持容量共通電極１８とドレイン１４との間には、それぞれ分離酸化膜３０が形成されている。ドレイン１４とソース１６の間の半導体基板１０上には、酸化膜からなるゲート１５を介して金属からなる走査線１２が形成されている。
【００１０】
ドレイン１４上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して金属からなる信号線１１が形成されている。ソース１６上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して金属からなる配線電極（金属配線層）２９が形成されている。保持容量共通電極１８上には保持容量１３となる容量絶縁膜３０及び保持容量個別電極１７が順次形成されており、保持容量個別電極１７は、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して配線電極２９に接続している。
走査線１２と画素ＰＸ毎の保持容量個別電極１７は、通常同じ層の多結晶シリコンで形成される。
【００１１】
保持容量共通電極１８上には、さらに、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して金属配線層（共通配線）２３が形成されている。信号線１１、走査線１２、配線電極２９、金属配線層２３は互いに物理的電気的に絶縁されており、それらの間隙には、絶縁体からなる層間絶縁層３５が充填形成されている。配線電極２９上には、所定形状の金属からなるコンタクト２７を介して導電性の遮光層中間電極２８が形成されている。
金属配線層２３の上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して導電性の遮光層２５が形成されている。
信号線１１、遮光層中間電極２８及び遮光層２５は互いに物理的電気的に絶縁されており、それらの間隙には絶縁体からなる層間絶縁層３２が充填されている。
【００１２】
遮光層中間電極２８上には所定形状の金属からなるコンタクト２７を介して反射率の高い導電性の画素電極１９が形成されている。画素電極１９は各画素ＰＸに対してそれぞれ形成されている。画素電極１９と遮光層２５とは電気的・物理的に絶縁されており、それらの間隙には層間絶縁層３２が充填形成されている。
半導体基板１０から画素電極１９までが素子基板２０を構成する。素子基板２０上には所定間隔離れて表面にＩＴＯからなる透明電極２１を形成した透明基板２２が、画素電極１９と透明電極２１を対向させて配置されており、この間隙に液晶４が充填されている。
【００１３】
このような構成により、スイッチングトランジスタ９の出力信号は、配線電極２９によりコンタクト２６を介して保持容量個別電極１７に伝えられ、さらに配線電極２９はスルーホール２７を介し金属遮光層２５と同層で島状に設けられた遮光層中間電極２８を経て、さらに画素電極１９へと接続される。
【００１４】
また、透明基板２２側から液晶４に入射してきた光が、半導体基板１０にまで達すると、スイッチングトランジスタ９が誤作動を起こす要因となるため、画素電極１９と金属配線層（信号線１１）、配線電極２９、金属配線層２３との間に上述の金属からなる遮光層２５が設けられている。その際に、画素電極間隙部３４にある液晶が異常な動作をしないように、所定の電位を遮光層２５に印加する。これは、共通配線２３を介して保持容量１３の保持容量共通電極１８にも印加される。
【００１５】
ところで、このスイッチングトランジスタ９の出力を保持容量個別電極１７へ接続するための配線電極２９は、スイッチングトランジスタ９の構造上、スイッチングトランジスタ９に接続される走査線１２、信号線１１に接近してしまうことになる。
また遮光のためと、分離酸化膜３０を越えて配線する必要があるため、配線電極２９は必然的に面積が大きくなる。その結果、構造的にこの配線電極２９と走査線１２や信号線１１間に大きな寄生容量４２、４１が発生することになる。このような寄生容量４１、４２が発生すると、画素電極１９の電位が信号線１１や走査線１２の電位変化によって影響を受け、振られるためノイズとなり、クロストークやストリーキングなどの画像表示品質を低下させるという問題があった。
また、画素電極１９の電位である配線電極２９が大きくなると、その上層に配置される金属遮光層２５とのショートを起こす頻度が高くなり、生産の歩留まりの低下をもたらすという問題があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上記問題を解決して、良好な画像品質を有すると共に、高歩留まりで製造できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するための手段として、本発明の液晶表示装置は、  半導体基板上に形成された一方及び他方の出力端子を有するスイッチングトランジスタ、前記スイッチングトランジスタに接続された保持容量領域、前記スイッチングトランジスタ及び前記保持容量領域上に形成された絶縁層、前記絶縁層上に形成され、前記絶縁層に形成された連通孔を介して前記スイッチングトランジスタの一方の出力端子に接続された画素電極を有する構成が平面的にマトリクス状に形成された素子基板と、前記素子基板上に所定の間隙を有して設けられた共通電極基板と、前記素子基板と前記共通電極基板との間に充填された液晶層と、前記共通電極基板側から読み出し光を照射したときに、前記スイッチングトランジスタに前記読み出し光が到達しないように前記絶縁層中に設けられた遮光層と、を備えた液晶表示装置において、
前記保持容量領域の一方の電極は、前記スイッチングトランジスタの一方の出力端子と共通接続され、前記保持容量領域の他方の電極は、前記遮光層と電気的に接続されていることを特徴とする液晶表示装置である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の液晶表示装置は、請求項１記載によれば、保持容量領域の一方の電極は、スイッチングトランジスタの一方の出力端子と共通接続され、前記保持容量領域の他方の電極は、前記遮光層と電気的に接続されていることにより、画素電極の寄生容量を大幅に低減でき、そのため画素電極電位の振れが小さくなり、良好な画像品質を得ることができると共に、画素電極の電位と金属遮光層のショートが低減されるため、高歩留まりが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。なお、説明の簡便のため、従来例と同一の構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。
【実施例】
【００２０】
本実施例の液晶表示装置は、上述した従来例の液晶表示装置１において、その画素ＰＸに代えて、画素ＰＸａとしたものであり、その他の基本構成は同一であるので、それらの説明を省略し、以下、画素ＰＸａについて説明する。
図１は、本発明の液晶表示装置の実施例における液晶パネル部を示す画素部概略断面図である。
同図に示すように、液晶パネル部５ａを構成する各画素ＰＸａは、少なくとも、スイッチングトランジスタ９ａ、保持容量１３ａ、画素電極１９、画素電極１９に対応する液晶４及び透明電極２１、所定の配線層とから構成される。
【００２１】
半導体基板１０の所定の領域に、所定の間隔でもって、スイッチングトランジスタ９ａのドレイン１４とソース１６ａ（これは、保持容量個別電極１７ａと共通である）が形成されている。ソース１６ａの一方の端は画素ＰＸａを互いに分離するための分離酸化膜３０に接している。分離酸化膜３０はドレイン１４の一方の端部とソース１６ａの一方の端部との間に形成されている。ドレイン１４とソース１６ａの間の半導体基板１０上には、酸化膜からなるゲート１５を介して金属からなる走査線１２が形成されている。
【００２２】
ドレイン１４上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して金属からなる信号線１１が形成されている。ソース１６ａ（保持容量個別電極１７ａ）上には、所定形状の保持容量１３ａとなる容量絶縁膜３１ａ及び保持容量共通電極１８ａが積層して形成されている。また、ソース１６ａ上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して導電性の配線電極（金属配線層）２９ａが形成されている。
走査線１２と画素ＰＸａ毎の保持容量共通電極１８ａは、通常同じ層の多結晶シリコンで形成される。
保持容量共通電極１８ａ上には，所定形状の金属からなるコンタクト２６を介して導電性の中間保持容量共通電極３３ａが形成されている。
【００２３】
信号線１１、走査線１２、中間保持容量共通電極３３ａ、配線電極２９ａは互いに物理的電気的に絶縁されており、それらの間隙には、絶縁体からなる層間絶縁層３５が充填形成されている。
配線電極２９ａ上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６ａを介して導電性の遮光層中間電極２８ａが形成されている。中間保持容量共通電極３３ａの上には、所定形状の金属からなるコンタクト２６ａを介して導電性の遮光層２５ａが形成されている。
【００２４】
信号線１１、遮光層２５ａ及び遮光層中間電極２８ａは互いに物理的電気的に絶縁されており、それらの間隙には絶縁体からなる層間絶縁層３６が充填されている。
遮光層中間電極２８ａ上には、所定形状の金属からなるコンタクト２７ａを介して反射率の高い導電性の画素電極１９が形成されている。画素電極１９は各画素ＰＸａに対してそれぞれ形成されている。画素電極１９と遮光層２５ａとは電気的・物理的に絶縁されており、それらの間隙には層間絶縁層３２が充填形成されている。
【００２５】
半導体基板１０から画素電極１９までが素子基板２０ａを構成する。素子基板２０ａ上には所定間隔離れて表面にＩＴＯからなる透明電極２１を形成した透明基板２２が、画素電極１９と透明電極２１を対向させて配置されており、この間隙に液晶４が充填されている。
このような構成により、スイッチングトランジスタ９の出力信号は、コンタクト２６、配線電極２９ａ、コンタクト２６ａ、遮光層中間電極２８ａ及びコンタクト２７ａを介して画素電極１９に伝えられる。
【００２６】
遮光層２５ａは保持容量共通電極外部接続線８（図２参照）に接続されており、所定の一定電圧が印加されている。この電圧は、遮光層２５ａからコンタクト２６ａ、中間保持容量共通電極３３ａ及びコンタクト２６ａを介して保持容量共通電極１８ａに印加される。
【００２７】
以上説明した構成とすることで、すなわち、保持容量１３ａの保持容量個別電極１７ａとしてシリコンからなる半導体基板１０の半導体領域であるソース１６ａを用いることで、遮光性は維持したまま、保持容量個別電極１７ａと、信号線１１や走査線１２間の寄生容量を大きく低減することができる。
ここで、保持容量個別電極１７ａから画素電極１９に電気的に接続される経路で必要な、配線電極２９ａにおいて寄生容量が発生する可能性があるが、これは信号線１１や走査線１２から十分離れた位置に配置してあるので、これらの寄生容量は極めて小さいものである。
【００２８】
また、金属遮光層２５ａからコンタクト２６ａ、２６を介して保持容量共通電極１８ａに接続させる共通保持容量共通電極３３ａを、遮光のために面積を広げたときに、上層である遮光層２５ａや下層である保持容量共通電極１８ａと、例えばゴミ等でショートが起こっても問題はない。
さらに、遮光層２５ａに与える電位は直流電位であることから、液晶４として、電圧が０Ｖの時に表示画像が黒くなる性質を持つ、負の誘電異方性を持つ液晶を用いることで、画素間の表示状態が黒くなり、高コントラストの液晶表示装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の液晶表示装置の実施例における液晶パネル部を示す画素部概略断面図である。
【図２】従来例の液晶表示装置の回路ブロック図である。
【図３】従来例の液晶表示装置の液晶パネル部を示す概略斜視概念図である。
【図４】従来例の液晶表示装置の液晶パネル部を示す画素部概略断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１…液晶表示装置、２…垂直アドレス回路、３…水平アドレス回路、４…液晶、５…液晶パネル部、５ａ…液晶パネル部、７…透明電極外部接続線、８…保持容量共通電極外部接続線、９…スイッチングトランジスタ、９ａ…スイッチングトランジスタ、１０…半導体基板、１１…信号線Ｄ、１２…走査線Ｇ、１３…保持容量、１３ａ…保持容量、１４…ドレイン、１５…ゲート、１６…ソース、１７…保持容量個別電極、１７ａ…保持容量個別電極、１８…保持容量共通電極、１８ａ…保持容量共通電極、１９…画素電極、２０…素子基板、２０ａ…素子基板、２１…透明電極、２２…透明基板、２３…金属配線層（共通配線）、２５…遮光層、２５ａ…遮光層、２６…コンタクト、２６ａ…コンタクト、２７…コンタクト、２７ａ…コンタクト、２８…遮光層中間電極、２８ａ…遮光層中間電極、２９…配線電極（金属配線層）、２９ａ…配線電極（金属配線層）、３０…分離酸化膜、３１…容量絶縁膜、３１ａ…容量絶縁膜、３２…層間絶縁膜、３３…中間保持容量共通電極、３３ａ…中間保持容量共通電極，３４…画素電極間隙部、３５…層間絶縁膜、３６…層間絶縁膜、４１…寄生容量、４２…寄生容量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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