(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置であって、前記薄膜トランジスタ基板の遮光層の面積が前記半導体層の面積よりも小さくなるように構成され、前記遮光層が、半導体層のソース領域の側あるいはドレイン領域の側の何れか一方のみの下側に配置され、半導体層を半分覆っている液晶表示装置。
【請求項２】
画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置であって、前記薄膜トランジスタ基板の遮光層の面積が前記半導体層の面積よりも小さくなるように構成され、半導体層の薄膜トランジスタが複数ゲート構成であり、前記複数ゲートに対応する薄膜トランジスタのうち、一部の薄膜トランジスタの下側のみに遮光層が配置された液晶表示装置。
【請求項３】
画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置であって、前記遮光層が、半導体層のソース領域、ドレイン領域、およびチャネル領域にそれぞれほぼ対応するように分割された形状であり、前記ソース領域と前記チャネル領域との間及び前記ドレイン領域と前記チャネル領域との間のそれぞれのＬＤＤ領域の位置に合わせて遮光層を分離する分離スリットが形成された液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、微細加工技術、材料技術、及び高密度実装技術などの進歩とマルチメディア機器の急速な普及により、幅広い画面サイズの液晶表示装置がＡＶ、ＯＡ、車載、情報通信などの様々な用途に用いられており、ＣＲＴにかわるキーデバイスとしてエレクトロニクス業界全体の注目を集めている。
【０００３】
なかでも、液晶表示装置に特有の薄型軽量をさらに進化させ、ＣＲＴでは実現困難であった商品領域（例えばＡ４，Ｂ５サイズのノート型パーソナルコンピュータ［以下、ＰＣと称す］からサブノートＰＣやモバイルＰＣ、ＤＩＮ規格対応のカナビゲーションシステム、モニタ一体型ビデオムービ、ペン入力型携帯情報端末など）にさらなる展開を見せており、特に、周辺駆動回路の内蔵を可能としたポリシリコン薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置の開発が活発である。
【０００４】
また、駆動回路のみならず、ＤＡＣ、メモリ素子や太陽電池、チューナなども内蔵させたＳＯＧ（system on glass）パネルも提案されている。
図４は、液晶表示装置に使用されている従来のトップゲート型低温多結晶Ｓｉ薄膜トランジスタ（以下ＴＦＴと省略）を示し、以下ｎチャネルＬＤＤ−ＴＦＴについて述べる。
【０００５】
基板１には、液晶表示装置とした際に基板の側からの入射光を阻止するために、Ｍｏ，Ｔａ，Ａｌ，Ｃｒなどの金属又はその合金にて遮光層２が形成される。
遮光層２の形成された基板には遮光層用の絶縁層３が形成され、この絶縁層３を介して前記遮光層２と対向する位置には、両側にＬＤＤ領域６ａ，６ｂを備えたチャネル領域７が形成され、ＬＤＤ領域６ａ，６ｂの端部にはドーピングされた多結晶Ｓｉからなるソース領域４とドレイン領域５が形成される。
【０００６】
前記ＬＤＤ領域６ａ，６ｂを備えたチャネル領域７、ソース領域４、ドレイン領域５、および絶縁層３の全面を覆うようにゲート絶縁層８が形成され、ゲート絶縁層８を介してチャネル領域７と対向する位置にはゲート電極９が形成される。
ゲート電極９およびゲート絶縁層８の全面を覆うように層間絶縁層１０が形成され、上述のソース領域４およびドレイン領域５と電気的に接続するための層間絶縁層コンタクトホール１１ａ，１１ｂが形成される。
【０００７】
ソース領域４と層間絶縁層コンタクトホール１１ａを介して電気的に接続されるソース電極１２と、ドレイン領域５と層間絶縁層コンタクトホール１１ｂを介して電気的に接続されるドレイン電極１３とが形成される。
形成されたソース電極１２とドレイン電極１３および層間絶縁層１０の全面を覆うように保護膜１５が形成され、保護膜１５を介してドレイン電極１３と対向する位置には、保護膜コンタクトホール１６を介してドレイン電極１３に電気的に接続される画素電極１４が形成される。
【０００８】
上記のように構成されたＴＦＴ基板と対向基板とを貼り合せて前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置では、蛍光灯などによるバックライト光が基板１の裏側に設けられる。
そのため、この入射光が多結晶Ｓｉ層であるソース領域４とドレイン領域５に直接にあたって半導体層のフォトコンダクティビティの影響でＴＦＴオフ領域でのリーク電流が増加し表示特性に対し重大な悪影響を与えるのを防ぐため、上述のように半導体層の下側には、遮光層２を形成して表示劣化を低減している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記のように構成された液晶表示装置では、遮光層２がＴＦＴの全体を覆うとともに、この遮光層２がソース電極１２からドレイン電極１３にわたって配置された構造となっている。
また、遮光層２は通常は導電性を有する金属合金による薄膜にて形成されるため、上記のように構成された遮光層２を配置すると、ソース電極１２とドレイン電極１３との間には新たな寄生容量が発生する。また、層間絶縁層１０を挟んでいるとはいえ、ある程度のリーク抵抗も寄生する。
【００１０】
このような寄生容量やリーク抵抗が発生すると、クロストークをはじめとする表示特性の劣化が生じるという問題がある。
また、遮光層２がＴＦＴの全体を覆うとともに、この遮光層２がソース電極１２からドレイン電極１３にわたって配置された構造とすると、半導体層が入射光を透過する開口領域にまで半導体層が形成されている場合には、実質的に開口面積を減らすことになり、光の利用効率が減少する。半導体層のみの場合は光を透過するので問題は小さいが、遮光層２の配置は直接に影響を与えることとなる。
【００１１】
加えて、遮光層２と半導体層の間の絶縁層３に欠陥が生じれば、輝点、滅点などの画素欠陥の増加につながり、歩留まり面でのデメリットも生じてくるという問題もある。
本発明は前記問題点を解決し、遮光層に起因するソース、ドレイン電極間の寄生容量、リーク抵抗を低減し、カップリングによるクロストーク等の表示品質の劣化を低減できる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の液晶表示装置は、トップゲート型低温多結晶ＴＦＴ基板に形成された遮光層の構成を特殊にしたことを特徴とする。
この本発明によると、遮光層に起因するソース、ドレイン電極間の寄生容量、抵抗を低減し、カップリングによるクロストーク等の表示品質の劣化を低減できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の液晶表示装置は、画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置であって、前記薄膜トランジスタ基板の遮光層の面積が前記半導体層の面積よりも小さくなるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、遮光層によって新たに生ずるソース・ドレイン電極間の寄生容量値、寄生抵抗値の低減が可能となり、カップリングによるクロストーク等の表示品質の低下を低減できる。
本発明の請求項２記載の液晶表示装置は、請求項１において、遮光層が、半導体層のソース電極の側あるいはドレイン電極の側の何れか一方のみの下側に配置されたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によっても上記と同様の効果が得られる。
本発明の請求項３記載の液晶表示装置は、請求項１において、半導体層の薄膜トランジスタが複数ゲート構成であり、前記複数ゲートに対応する薄膜トランジスタのうち、一部の薄膜トランジスタの下側のみに遮光層が配置されたことを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、複数ゲート構成の液晶表示装置においても、隣り合ったＴＦＴ間の相互影響を打ち消し、上記と同様の効果が得られる。
本発明の請求項４記載の液晶表示装置は、画素表示素子を構成する半導体層とこれを駆動する周辺駆動回路とを内蔵するとともに、前記半導体層の下側には基板側からの入射光を阻止する遮光層が形成されたトップゲート型の薄膜トランジスタ基板と、前記基板の対向基板とを配向膜を介して貼り合わせ、前記両基板の間に液晶を挟持させた液晶表示装置であって、前記遮光層が、半導体層のソース電極領域、ドレイン電極領域、およびチャネル領域にそれぞれほぼ対応するように分割された形状であることを特徴とする。
【００１７】
この構成によると、遮光層における遮光の効果を殆ど損なうことなく、ソース・ドレイン電極、チャネル間の相互影響の低減が可能となり、表示特性に対する悪影響を低減できる。
以下、本発明の各実施の形態を図１〜図３を用いて説明する。
なお、従来例を示す図４と同様をなすものには同一の符号を付けて説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は本発明の（実施の形態１）を示す。
この図１は、配向膜を介して貼り合わせられてセルを構成する液晶表示装置用のＴＦＴ基板を示し、表示品質の低下を低減するために遮光層２ａの形成位置およびその面積を従来例を示す図４の遮光層２とは異なる構成とした。
【００１９】
詳しくは、基板１の表面には、その面積が半導体層よりも小さくなるように遮光層２ａが形成されている。この遮光層２ａは、画素電極１４を接続したドレイン領域５の側の半分の半導体層に相応する部分のみを覆っている。
このように半導体層の面積よりも遮光層２ａの面積を小さくすることで、遮光層２ａによって生じるソース電極１２とドレイン電極１３の間の寄生容量値や寄生抵抗値を低減でき、カップリングによるクロストーク等の表示品質の低下を低減できる。
【００２０】
また、上述のように遮光層２ａは、ドレイン領域５の側の半分の半導体層に相応する部分のみを覆っているため、遮光層２ａによる寄生容量及びリーク抵抗成分がドレインの側のみにかかり、ソース・ドレイン間の相互影響がさらに低減できる。
また、遮光の効果は、半導体層を半分覆っていることである程度得られる。
【００２１】
従って、遮光効果を保ちながらも、寄生容量、抵抗の副作用を抑えた表示品質の良好な液晶表示装置が得られ、特にＴＦＴ形状などの影響でフォトコンダクティビティによるリーク抵抗に方向性、つまりソース電極１２からドレイン電極１３の方向へのリーク抵抗と、逆にドレイン電極１３からソース電極１２の方向へのリーク抵抗に差が見られる場合に有効である。
【００２２】
なお、ＴＦＴの形状や構成、駆動電位の組み合わせによっては、ソース領域４の側に遮光層２ａを配置した方が効果が大きい場合もあるので、配置を制限するものではない。
（実施の形態２）
図２は、本発明の（実施の形態２）を示す。
【００２３】
この（実施の形態２）では、ゲート電極９ａ，９ｂを有するデュアルゲート構造のＴＦＴを用いた点で上記（実施の形態１）と異なるが、それ以外の基本的な構成については同様である。
２つのゲート電極９ａ，９ｂを有するデュアルゲート構成のＴＦＴは、リーク電流を低減させるために一般的によく採用される構成である。
【００２４】
詳しくは、ソース領域４ａ，ドレイン領域５ａ，チャネル領域７ａを有するＴＦＴ１８ａと、ソース領域４ｂ，ドレイン領域５ｂ，チャネル領域７ｂを有するＴＦＴ１８ｂとが並べて配置され、それぞれの間にはＬＤＤ領域６ａ〜６ｅが複数設けられており、ＴＦＴ１８ａのドレイン領域５ａとＴＦＴ１８ｂのソース領域４ｂとが共通とみなせる構成をとっている。
【００２５】
また、遮光層２ａは、上記（実施の形態１）と同様に、その面積が半導体層よりも小さくなるように形成されるとともに、画素電極１４の側のＴＦＴ１８ｂに対応する部分のみを覆うように配置されている。
上記のように構成されたデュアルゲート構成のＴＦＴ基板を用いた液晶表示装置では、隣り合ったＴＦＴ間の相互影響が打ち消され、遮光層２ａによる寄生容量及びリーク抵抗成分が画素電極１４の側のＴＦＴ１８ｂのみにかかるため、ソース電極１２との関係は遮断でき、表示品質の劣化を低減できる。
【００２６】
また、遮光の効果は、一方のＴＦＴのフォトコンダクティビティを抑え込んでいるため十分な効果が得られる。
従って、デュアルゲート構成の液晶表示装置において、２つの半導体層のうちの一部の半導体層の下側にのみ遮光層２ａが形成されるように配置することで、リーク電流の低減を狙った構成の画素において遮光効果を保ちながらも、寄生容量や抵抗の副作用の無い表示品質の良好な液晶表示装置を得ることができる。
【００２７】
なお、上記説明では遮光層２ａをＴＦＴ１８ｂの側に配置したが、ＴＦＴの形状や構成、駆動電位の組み合わせによっては、ソース電極１２の側のＴＦＴ１８ａに遮光層２ａを配置した方が効果が大きい場合もあるため、配置を制限するものではない。
また、上記（実施の形態１）と同様に、ＴＦＴ形状などの影響でフォトコンダクティビティによるリーク抵抗に方向性が見られる場合に、この構成は特に有効である。
【００２８】
さらに、上記説明ではデュアルゲート構成の液晶表示装置について述べたが、３つ以上の複数ゲート構成のものについても同様の構成とすることができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の（実施の形態３）を示す。
上記（実施の形態１）および（実施の形態２）では、半導体層の下側に形成する遮光層２ａの面積を半導体層の面積よりも小さくなるように構成したが、この（実施の形態３）では遮光層の面積は制御せずに各電極領域に対応して分割した点で異なり、その他の点については上記（実施の形態１）とほぼ同様である。
【００２９】
詳しくは、この（実施の形態３）では、従来は単体で形成されていた遮光層２を複数に分割し、具体的には半導体層のソース領域４に対応した遮光層２ｂと、チャネル領域７に対応した遮光層２ｃと、ドレイン領域５に対応した遮光層２ｄとに分割している。また、分離のためのスリット１７ａ，１７ｂは、ＬＤＤ領域６ａ，６ｂの位置に合わせている。
【００３０】
このように遮光層２ｂ〜２ｄを、半導体層のソース電極領域４、ドレイン電極領域５、チャネル領域７にそれぞれほぼ対応するように分割された形状とすることで、遮光層２ｂ〜２ｄによる寄生容量及びリーク抵抗成分が、ソース領域４、チャネル領域７、ドレイン領域５に完全に分離されることになるので、各領域間の相互影響を非常に小さくできる。
【００３１】
また、分離スリット１７ａ，１７ｂの位置をＬＤＤ領域６ａ，６ｂに合わせることで、フォトコンダクティビティを起こすキャリア発生量を最小に抑えることができる。
従って、光の入射する領域を最小限に抑えた上に、ＴＦＴの各領域間の相互影響の遮断が可能となり、副作用の少ない良好な表示品質の液晶表示装置が得られる。
【００３２】
また、このような構成の液晶表示装置は、ＴＦＴ形状、電位の状態などがシンメトリックで、フォトコンダクティビティによるリーク抵抗に方向性が小さい場合に特に有効である。
なお、分離スリット２４ａ，２４ｂの位置はＬＤＤ領域６ａ，６ｂに限定するものではなく、製造上の加工精度や要求される特性レベルに応じて幅と位置を選択できる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明の液晶表示装置によると、トップゲート型の薄膜トランジスタ基板を用いた液晶表示装置において、薄膜トランジスタ基板の遮光層の面積が前記半導体層の面積よりも小さくなるように構成することで、フォトコンダクティビティ対策として設けられた金属合金の遮光層に起因するソース・ドレイン電極間の寄生容量値、寄生抵抗値を低減できるため、カップリングによるクロストーク等の表示品質の低下が低減され、表示品質に優れた液晶表示装置とすることができる。
【００３４】
あるいは、トップゲート型の薄膜トランジスタ基板を用いた液晶表示装置において、遮光層を、半導体層のソース電極領域、ドレイン電極領域、およびチャネル領域にそれぞれほぼ対応するように分割された形状とすることで、遮光の効果を殆ど損なうことなく、ソース・ドレイン電極、チャネル間の相互影響を低減でき、表示特性に対する悪影響を低減できる。
【００３５】
その結果、上記のように構成された液晶表示装置は、高輝度のバックライトを採用してもフォトコンダクティビティの悪影響を副作用なしに低減した高品位な表示特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（実施の形態１）における液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板の画素領域の断面図
【図２】本発明の（実施の形態２）における液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板の画素領域の断面図
【図３】本発明の（実施の形態３）における液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板の画素領域の断面図
【図４】従来の液晶表示装置に使用されるＴＦＴ基板の画素領域の断面図
【符号の説明】
１      基板
２      遮光層
４      ソース領域
５      ドレイン領域
６ａ，６ｂ    ＬＤＤ領域
７      チャネル領域
８      ゲート絶縁層
９      ゲート電極
１２      ソース電極
１３      ドレイン電極
１４      画素電極
【図１】
0004481391.tif 000002
【図２】
0004481391.tif 000003
【図３】
0004481391.tif 000004
【図４】
0004481391.tif 000005