(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示画素から成る表示領域と、前記表示領域の周辺に配置され前記各表示画素に駆動信号を供給する周辺駆動回路と、を有し、さらに前記各表示画素毎に、薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介して画素電圧が印加される画素電極と、前記薄膜トランジスタの下層に絶縁層を介して設けられた遮光層と、を有する表示装置において、
前記周辺駆動回路を前記遮光層と同一の層を含む多層構造で形成し、
前記薄膜トランジスタのソース層の上層に絶縁層を介して対向配置された補助容量用の第１の電極と、前記ソース層の下層に絶縁層を介して対向配置された前記遮光層と同一の層から成る補助容量用の第２の電極と、を各表示画素毎に設けると共に、前記周辺駆動回路を前記補助容量用の第１の電極及び第２の電極と同一の層を含む多層構造で形成し、
前記周辺駆動回路で利用される容量を、前記補助容量用の第１の電極及び第２の電極を用いて形成することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関し、特に周辺駆動回路のレイアウトの自由度を高め表示装置の縮小化を図る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的な反射型のアクティブマトリクス型液晶表示装置（以下、略して反射型ＬＣＤ）等のフラットパネルディスプレイは、薄型化、小型化、軽量化が可能で低消費電力であり、ＬＣＤ等は、既に、様々な機器の表示部として、携帯情報機器をはじめ、多くの機器に採用されている。ＬＣＤ等において、各画素に、スイッチ素子として薄膜トランジスタ等を設けたものは、アクティブマトリクス型と称され、このパネルは、表示画素毎の表示内容の維持が確実であるため、高精細な表示や高い表示品質を実現するための表示装置として用いられている。
【０００３】
図５は、アクティブマトリクス型ＬＣＤの表示画素についての等価回路を示している。各表示画素は、ゲートラインとデータラインに接続された薄膜トランジスタ１１（ＴＦＴ）を備え、ゲートラインに出力される選択信号によってＴＦＴがオンすると、データラインからこのＴＦＴを介して表示内容に応じたデータが液晶容量１２（Ｃｌｃ）に供給される。
【０００４】
ここで、ＴＦＴが選択されてデータが書き込まれてから次にＴＦＴが再び選択されるまでの期間、書き込まれた表示データを確実に保持することが必要であるため、ＴＦＴに対して液晶容量Ｃｌｃと並列に補助容量１３（Ｃｓｃ）が接続されている。
【０００５】
図６はＬＣＤパネル３００の全体の構成を示す平面図である。ＬＣＤパネル３００の中央には表示領域１００が配置されている。この表示領域１００には上述した表示画素がマトリクス状に配置されている。そして、表示領域１００の周辺には、Ｈスキャナー１０１、ＨＳＷ回路１０２、ＰＳＷ回路１０３、Ｖスキャナー１０４等の周辺駆動回路及び入力端子群１０５が配置されている。
Ｈスキャナー（水平駆動回路）１０１は水平走査信号を発生する回路である。ＨＳＷ回路１０２は、この水平走査信号に基づいてビデオ信号をデータラインに供給するためのスイッチ回路である。ＰＳＷ回路１０３は全てのデータラインに接続され、同時にオン、オフするスイッチ回路であり、同時オンの場合には後述するプリチャージデータ・バスライン１１２からプリチャージデータ（プリチャージ信号）を全てのデータラインに供給する。また、Ｖスキャナー（垂直駆動回路）は一水平期間毎にハイになる垂直走査信号を、上述の選択信号としてゲートラインに出力する回路である。
【０００６】
入力端子群１０５からは、ＨＶＤＤ（Ｈスキャナー用電源電圧）、ＶＳＳ（接地電圧）、プリチャージデータ、ＶＶＤＤ（Ｖスキャナー用電源電圧）、ＶＣＯＭ（共通電圧）等が入力され、これらに対応するＨＶＤＤバスライン１１０、ＶＳＳバスライン１１１、プリチャージデータ・バスライン１１２、ＶＶＤＤバスライン１１３、ＣＯＭバスライン１１４がＬＣＤパネル３００の周辺に配線されている。これらの各種バスライン１１０〜１１４は周辺駆動回路に必要なデータや電源を供給している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、周辺駆動回路は、ＴＦＴのポリシリコン層やアルミニウム配線層と同一層の配線層で形成されていたためパターンレイアウト上の制約があった。
特に、各種バスライン１１０〜１１４は時定数を小さくする必要から、ＬＣＤパネルが大きくなれば配線幅をより広く確保する必要があったので、ＬＣＤパネル３００の額縁面積が大きくなってしまうという問題点を有していた。
【０００８】
そこで本発明は、周辺駆動回路のパターンレイアウト上の制約を無くし、ＬＣＤパネル３００の縮小化を図ることを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の表示画素から成る表示領域と、前記表示領域の周辺に配置され前記各表示画素に駆動信号を供給する周辺駆動回路と、を有し、さらに前記各表示画素毎に、薄膜トランジスタと、この薄膜トランジスタを介して画素電圧が印加される画素電極と、前記薄膜トランジスタの下層に絶縁層を介して設けられた遮光層とを有する表示装置において、前記周辺駆動回路を前記遮光層と同一の層を含む多層構造で形成することを特徴とするものである。
【００１０】
かかる構成によれば、表示画素の最下層に設けられる遮光層（例えばＣｒ層）を周辺駆動回路にも利用し、配線の多層化を実現しているので、周辺駆動回路のパターンレイアウトの自由度を向上することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、表示装置としては、以下液晶表示装置を例に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素の断面構造を示している。
【００１２】
この液晶表示装置は、ガラスなどの透明絶縁材料が用いられた第１基板１０と第２基板５００との間に液晶２００が挟んで貼り合わされて構成されている。
【００１３】
各表示画素の等価回路は上述の図３と同様であり、第１基板１０上には図１に示すように画素電極２４が配置され、各画素電極２４に対応してトップゲート型ＴＦＴが設けられている。
【００１４】
ＴＦＴの能動層１４（例えば、ポリシリコン層）に設けられたチャネル領域１４ｃ上にはゲート絶縁層６６が形成され、ゲート絶縁層６６上にはゲート電極６０（例えば、モリブデン層）が形成されている。ゲート電極６０は層間絶縁膜６８で覆われている。また、能動層１４のドレイン１４ｄはゲート絶縁層６６及び層間絶縁膜６８に形成されたコンタクトホールＣＮ１を介して列方向に延びるデータライン２２に接続されている。
【００１５】
そして、能動層１４のソース１４ｓはゲート絶縁層６６及び層間絶縁膜６８に形成されたコンタクトホールを介して電極２３に接続されている。電極２３は厚い平坦化絶縁膜７２（膜厚は１．２μｍ程度）に設けられたコンタクトホールＣＮ２を介して上層の画素電極２４（例えば、アルミニウム層から成る反射電極）に接続されている。
【００１６】
また、能動層１４のソース１４ｓは延在され補助容量Ｃｓｃが接続されている。能動層１４のソース１４ｓはｎ型不純物が高濃度にドープされ、容量電極として用いることができる。補助容量Ｃｓｃは、２つの補助容量Ｃ１，Ｃ２が能動層１４のソース１４ｓに並列に接続されることにより構成されている。
【００１７】
補助容量Ｃ１はゲート絶縁層６６を挟んで、能動層１４のソース１４ｓと上層の電極３１とで形成される。電極３１はゲート電極６０と同一層である。また、補助容量Ｃ２は、ゲート絶縁層６６の下層の絶縁層１２を挟んで、能動層１４のソース１４ｓと下層の電極３２とで形成される。電極３２は、第１基板１０側からの光の入射を遮るための遮光層３３（例えば、クロム層から成る）と同一層で形成されている。
【００１８】
そして、上層の電極３１及び下層の電極３２は一定電圧に固定されているものとする。そのためには、例えば、不図示のコンタクトホールを介して上層の電極３１及び下層の電極３２とを配線で接続し、その配線に一定電圧を供給するようにすればよい。
【００１９】
このように補助容量Ｃｓｃは能動層１４のソース１４ｓに並列接続された２つの補助容量Ｃ１，Ｃ２から構成されているので、１つの補助容量を接続する場合に比べて単位面積当たりの補助容量値が大きくなる。ゲート絶縁層６６と絶縁層１２の厚さが同じ（例えば、０．１μｍ）とすれば、単位面積当たりの補助容量値は通常の２倍になる。これにより、補助容量の面積を小さくできるので、表示画素の開口率を向上することができる。
【００２０】
また、第１基板１０と対向配置される第２基板５００には共通電圧ＶＣＯＭが印加される共通電極５６や、カラーフィルタ５４等が配置されている。そして、各画素電極２４と液晶２００を挟んで対向する共通電極５６との間に印加される電圧によって液晶２００が配向することで液晶表示がなされる。
【００２１】
図２は本発明の実施の形態に係るＬＣＤパネル３００の全体構成を示す図である。ＬＣＤパネル３００の中央には表示領域１００が配置されている。この表示領域１００には、図１を用いて説明した表示画素がマトリクス状に配置されている。そして、表示領域１００の周辺には、Ｈスキャナー１０１、ＨＳＷ回路１０２、ＰＳＷ回路１０３、Ｖスキャナー１０４等の周辺駆動回路及び入力端子群１０５が配置されている。
【００２２】
入力端子群１０５からは、ＨＶＤＤ（Ｈスキャナー用電源電圧）、ＶＳＳ（接地電圧）、プリチャージデータ、ＶＶＤＤ（Ｖスキャナー用電源電圧）、ＶＣＯＭ（共通電圧）等が入力され、これらに対応するＨＶＤＤバスライン１２０、ＶＳＳバスライン１２１、プリチャージデータ・バスライン１２２、ＶＶＤＤバスライン１２３、ＣＯＭバスライン１２４がＬＣＤパネル３００の周辺に配線されている。これらの各種バスライン１２０〜１２４は周辺駆動回路に必要なデータや電源を供給している。
【００２３】
本発明の特徴は、上記の周辺駆動回路を表示画素で用いられている層、例えば画素電極２４や遮光層３３と同一の層を用いて多層構造で形成する点である。
例えば、上記の各種バスライン１２０〜１２４を画素電極２４と同一層で形成すると共に、周辺駆動回路については画素電極２４よりも下層の層、例えばゲート電極６０（モリブデン層）、データライン２２（アルミニウム層）、ＴＦＴの能動層１４に加えて、遮光層３３（クロム層）をも用いて構成したことである。これにより、周辺駆動回路を更に多層構造とすることができ、ＬＣＤパネルの額縁面積を小さくできる。また、各種バスライン１２０〜１２４を表示領域１００の周辺に自由に配線することができるようになり、設計の自由度が向上する。
【００２４】
そして、例えばＨＶＤＤバスライン１２０をＨスキャナー１０１上に重畳して配線し、ＶＳＳバスライン１２１をＨＳＷ回路１０２及びＶスキャナー１０４上に重畳して配線し、プリチャージデータ・バスライン１２２をＰＳＷ回路１０３上に重畳して配線し、ＶＶＤＤバスライン１２３をＶスキャナー１０４上に重畳して配線する等が可能になる。これにより、ＬＣＤパネル３００の周辺領域の面積（額縁面積）を縮小し、ＬＣＤパネル３００全体としても表示領域１００を最大限に確保しながら小型化することが可能になる。
【００２５】
また、周辺駆動回路の中には容量を回路素子として含むものがあるが、そのような容量について、上述した表示画素の補助容量Ｃｓｃと同様の構造を用いることにより、周辺駆動回路の面積を縮小することができる。そのような周辺駆動回路の一例として対極ＡＣ駆動用の負電源発生回路について図３を参照しながら説明する。
【００２６】
一般に対極ＡＣ駆動ではでは対極電圧（上記の共通電極５６に加わる電圧）を交流駆動させることで、映像信号の振幅を小さくし、駆動電圧を下げることが可能になり、低消費電力化を実現している。ここで、対極信号をハイ（High）側からロウ(Low)側にシフトした最、保持された画素電位は、グランドレベルを下回るためリークが生じてしまう。そこで、これを防止するために、ゲートラインの保持電圧として負電源回路が必要となる。
【００２７】
負電源回路は図３に示すように、互いに逆相の入力クロックＣＫＢ，ＣＫＢ２に基づいて負電圧ＶＢＢを発生する回路であり、一対の容量２１１，２１２を含むチャージポンプ回路２１０から構成されている。図において、トランジスタ（ＴＦＴ）Ａ及びトランジスタ（ＴＦＴ）ＢはＮチャネル型、トランジスタ（ＴＦＴ）Ｃ及びトランジスタ（ＴＦＴ）ＤはＰチャネル型であるとする。かかる構成によれば、容量２１１，２１２の入力ノードａ，ｂには逆相のクロックが入力され、以下の動作により、負電圧ＶＢＢが発生される。
▲１▼ノードａに＋８Ｖ、ノードｄに０Ｖが入力されると、ノードｂは＋８Ｖ、ノードｃは０Ｖとなり、トランジスタＢ，Ｃがオン状態となり、ノードｂは０Ｖ、ノードｅは０Ｖとなる。
▲２▼次に、ノードａに０Ｖ、ノードｄに＋８Ｖが入力されると、ノードｂは−８Ｖ、ノードｃは＋８Ｖとなる。すると、トランジスタＡ，Ｄがオン状態となり、ノードｂにたまっている負電荷が出力端子のノードｅに流れ、ノードｅとノードｂは若干負の電圧となる。電荷が流れることにより、ノードｃは、ほぼ０Ｖとなる。
▲３▼次に、ノードａに＋８Ｖ、ノードｄに０Ｖが入力されると、ノードｂは＋８Ｖ、ノードｃは−８Ｖになる。すると、トランジスタＢ，Ｃがオン状態となり、ノードｃにたまっている負電荷がノードｅに流れ、ノードｅとノードｃは負の電圧となる。電荷が流れることにより、ノードｂは、ほぼ０Ｖとなる。
▲４▼上記の▲２▼、▲３▼の動作を繰り返すことにより、ノードｅに負電荷が徐々にたまっていき、理論的には−８Ｖの負電圧となる。
【００２８】
ここで、上記の動作を実現するためには、容量２１１，２１２は３０ｐＦ程度の大きな容量値が必要となる。そこで、図４に示すように、表示画素における補助容量Ｃｓｃと同様の構造で上記容量２１１，２１２を形成するようにした。
【００２９】
すなわち、容量２１１，２１２は、補助容量Ｃｓｃは、２つの容量Ｃ３，Ｃ４が並列に構成されている。容量Ｃ３はゲート絶縁層６６を挟んで、電極２１３（能動層１４のソース１４ｓと同一層のｎ＋層）と上層の電極２１４（電極３１と同一層）とで形成される。また、容量Ｃ２は、ゲート絶縁層６６の下層の絶縁層１２を挟んで、電極２１３と下層の電極２１５（遮光層３３と同一層）で形成されている。
【００３０】
そして、上層の電極２１４及び下層の電極２１５は一定電圧に固定されているものとする。そのためには、例えば、不図示のコンタクトホールを介して上層の電極２１４及び下層の電極２１５とを配線で接続し、その配線に一定電圧を供給するようにすればよい。このような多層の容量構造によれば単位面積当たりの容量が増加するので、その分パターン面積を縮小することができる。
【００３１】
このように、本実施形態によれば、表示画素内で補助容量Ｃｓｃを構成するにあたり、電極３１だけでなく、遮光層３３と同一層の電極３２をも容量電極として用い、さらに遮光層３３と同一の層を周辺駆動回路にも用いることで、周辺駆動回路をより微細化することができる。
【００３２】
特に、遮光層３３は、信号を供給する層ではないので、絶縁層１２が薄く形成されている。このため、遮光層３３と同一の層と活性層１４との間に絶縁層を介して容量を形成することで大きな容量値を有する容量を形成することができる。その意味で、遮光層３３は、活性層１４と共に容量を形成するのに適している。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、表示画素の最下層に設けられる遮光層（例えばＣｒ層）を周辺駆動回路にも利用し、配線の多層化を実現しているので、周辺駆動回路のパターンレイアウトの自由度を向上することができる。
【００３４】
特に、周辺駆動回路の容量について、遮光層を容量電極に用いることで容量の面積を小さくすることができ、その分周辺駆動回路の面積を縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示画素の平面構造を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るＬＣＤパネルの平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る負電源発生回路の回路図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る負電源発生回路の容量の断面図である。
【図５】アクティブマトリクス型ＬＣＤの表示画素についての等価回路図である。
【図６】従来例に係るＬＣＤパネルの平面図である。
【符号の説明】
１０          第１基板
１１          薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）
１２          液晶容量（Ｃｌｃ）
１３          補助容量（Ｃｓｃ）
１４          能動層
１４ｃ        チャネル領域
１４ｄ        ドレイン領域
１４ｓ        ソース領域
２０          ゲートライン
２２          データライン
２４          画素電極
５４          カラーフィルタ
５６          共通電極
６６          ゲート絶縁層
６８          層間絶縁膜
７０          ドレイン電極
７２          平坦化絶縁層
１０１        Ｈスキャナー
１０２        ＨＳＷ回路
１０３        ＰＳＷ回路
１０４        Ｖスキャナー
１０５        入力端子群
１２０        ＨＶＤＤバスライン１２０
１２１        ＶＳＳバスライン１２１
１２２        プリチャージデータ・バスライン
１２３        ＶＶＤＤバスライン
１２４        ＣＯＭバスライン
２００        液晶
２１０        チャージポンプ回路
２１１        容量
２１２        容量
５００        第２基板
【図１】
0004073239.tif 000002
【図２】
0004073239.tif 000003
【図３】
0004073239.tif 000004
【図４】
0004073239.tif 000005
【図５】
0004073239.tif 000006
【図６】
0004073239.tif 000007