(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のゲート線と、該複数のゲート線から絶縁されかつ当該ゲート線に直交するように前記絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とによって区画されるマトリックス状の画素領域に夫々対応するよう前記絶縁性透明基板上に設けられた複数のトランジスタとを有する液晶表示装置において、
前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板側に第1層間膜を介して設けた下部遮光層と、前記絶縁性透明基板上に前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板とは反対側に設けた上部遮光層とを有し、
前記下部遮光層及び前記ゲート線の反射率が６０％であり、
前記複数のトランジスタの夫々が、互いに同じ断面構造を有するデータ線側ＬＤＤ領域と画素側ＬＤＤ領域とを備え、前記データ線から離れた位置で前記ゲート線に沿って配置され、前記複数のトランジスタの夫々が、前記第1層間膜の膜厚をｈとした場合、前記複数のトランジスタが設けられた前記絶縁性透明基板への入射光の角度分布の最大値が１１°であるとき、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が前記上部遮光層に入射するときの光強度の１／１０００以下になるように、前記データ線側ＬＤＤ領域の夫々がそのデータ線の上部遮光層の端から以下の数式で求められる距離ｄ１より離れた位置で、隣接する２つのデータ線のうち当該トランジスタが接続されるデータ線寄りに配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【数１】
ｄ１＞２・ｈ・ｔａｎ１１°・７
【請求項２】
前記液晶表示装置が、さらに、前記ゲート線との間に前記トランジスタが位置するように前記ゲート線に沿って形成された蓄積容量を前記画素領域毎に有し、当該蓄積容量が、前記ゲート線に沿って前記トランジスタの画素側ＬＤＤ領域側、かつ、前記ゲート線側に部分的に突出した突出部を有していることを特徴とする請求項１の液晶表示装置。
【請求項３】
前記突出部に画素電極のコンタクトが設けられていることを特徴とする請求項２の液晶表示装置。
【請求項４】
絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のゲート線と、該複数のゲート線から絶縁されかつ当該ゲート線に直交するように前記絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とによって区画されるマトリックス状の画素領域に夫々対応するよう前記絶縁性透明基板上に設けられた複数のトランジスタとを有する液晶表示装置において、
前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板側に第1層間膜を介して設けた下部遮光層と、前記絶縁性透明基板上に前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板とは反対側に設けた上部遮光層とを有し、
前記ゲート線の下に位置するゲート絶縁膜の下に反射光減衰層を設け、
前記下部遮光層及び前記ゲート線の反射率が６０％であり、かつ、前記反射光減衰層の反射率が３０％であり、
前記複数のトランジスタの夫々が、互いに同じ断面構造を有するデータ線側ＬＤＤ領域と画素側ＬＤＤ領域とを備え、前記データ線から離れた位置で前記ゲート線に沿って配置され、前記複数のトランジスタの夫々が、前記第1層間膜の膜厚をｈとした場合、前記複数のトランジスタが設けられた前記絶縁性透明基板への入射光の角度分布の最大値が１１°であるとき、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が前記上部遮光層に入射するときの光強度の１／１０００以下になるように、前記データ線側ＬＤＤ領域の夫々がそのデータ線の上部遮光層の端から以下の数式で求められる距離ｄ２より離れた位置で、隣接する２つのデータ線のうち当該トランジスタが接続されるデータ線寄りに配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
【数２】
ｄ２＞２・ｈ・tan１１°・５
【請求項５】
前記液晶表示装置が、さらに、前記ゲート線との間に前記トランジスタが位置するように前記ゲート線に沿って形成された蓄積容量を前記画素領域毎に有し、当該蓄積容量が、前記ゲート線に沿って前記トランジスタの画素側ＬＤＤ領域側、かつ、前記ゲート線側に部分的に突出した突出部を有していることを特徴とする請求項４の液晶表示装置。
【請求項６】
前記突出部に画素電極のコンタクトが設けられていることを特徴とする請求項５の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置に関し、特に、液晶プロジェクタのライトバルブに用いられる液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、マトリックス状に配置される複数の画素電極等が形成される画素基板と、対向電極が形成され、画素基板に所定の距離を置いて対向配置される対向基板と、これら２つの基板間に封入される液晶層とからなる。
【０００３】
図１７に従来の液晶表示装置に用いられる画素基板の平面図を示す。但し、図１７は、１画素とその周辺の領域のみ示している。
【０００４】
図１７に示すように、従来の液晶表示装置では、画素ＴＦＴ（チャンネル領域２０１）は、ゲート線６１とデータ線８１との交差地点に設けられている。画素ＴＦＴのチャネル領域２０１は、データ線８１に沿って縦（図の上下方向に沿って）に配置されている。また、従来の液晶表示装置では、略長方形の蓄積容量２０４が、ゲート線６１に沿って配置されている。
【０００５】
画素ＴＦＴにおいて、最も光に対する感度の高い部分は、ＬＤＤ（Lightly Doped drain）領域である。即ち、図１７においては、データ線８１のコンタクト２０２に接続されるデータ線側ＬＤＤ領域４１と、画素電極のコンタクト２０３に接続される画素電極側ＬＤＤ領域４２が、最も光に対する感度が高い。
【０００６】
データ線側ＬＤＤ領域４１に入射する光の量と、画素電極側ＬＤＤ領域４２に入射する光の量とが異なると、そこに発生する光リーク電流に差が生じる。その一方で、液晶表示装置では交流駆動が行われるため、フレーム毎にデータ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２とが交互に高電界となる。このため、データ線側ＬＤＤ領域４１に発生する光リーク電流と画素電極側ＬＤＤ領域４２に発生する光リーク電流とに差があると、フレーム毎に画素の輝度が異なることになり、画面がちらついて見えるフリッカが発生する。
【０００７】
そこで、このようなフリッカの発生を防止するため、従来の液晶表示装置では、ＬＤＤ領域４１及び４２の上下を、上部遮光層１０と下部遮光層２とでそれぞれ遮光する構成を採用している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の液晶表示装置の遮光構造は、データ線、ゲート線及び画素ＴＦＴを覆い隠すように格子状の上部遮光層及び下部遮光層を設け、これによって、ＬＤＤ領域への光の侵入を防止するものである。この遮光構造は、液晶表示装置に対して光が垂直に入射する場合には有効である。即ち、液晶表示装置に対して光が垂直に入射する限りにおいて、上部遮光層及び下部遮光層はデータ線側ＬＤＤ領域及び画素電極側ＬＤＤ領域への光の侵入を阻止することができる。
【０００９】
しかしながら、液晶表示装置に入射する光は、液晶表示装置に対して垂直な成分のみならず、ある程度の角度分布をもつ様々な成分が含まれる。このため、上部遮光層の端部付近に入射した光には、下部遮光層等での反射を繰り返してＬＤＤ領域へと向かう光が存在する。そして、従来の液晶表示装置の遮光構造では、ＬＤＤ領域へと向かう光の量が、データ線側ＬＤＤ領域の周辺と画素電極側ＬＤＤの領域の周辺とでは異なるため、データ線側ＬＤＤ領域と画素電極側ＬＤＤ領域でそれぞれ発生する光リーク電流を等しくすることができないという問題点がある。以下、この問題点について、図１８及び図１９を参照して詳細に説明する。
【００１０】
図１８は、図１７のＩ−Ｉ′線断面図（即ち、データ線側ＬＤＤ領域４１近傍の断面図）であり、図１９は、図１７のＪ−Ｊ′線断面図（画素電極側ＬＤＤ領域４２近傍の断面図）である。
【００１１】
図１８を参照すると、ガラス基板１の上面に、下部遮光層２が形成されており、それを覆うように第１層間膜３が形成されている。そして、この第１層間膜３の上に、データ線側ＬＤＤ領域４１が形成されている。また、データ線側ＬＤＤ領域４１の上には、ゲート絶縁膜５が形成され、これらは第２層間膜７によって覆われている。第２の層間膜７の上面には、データ線８１が形成され、それを覆うように第３層間膜９が形成されている。そして、この第３層間膜の上に上部遮光層１０が形成されている。なお、この部分の下部遮光層２及び上部遮光層１０は、データ線に沿って形成されたものであるため、その幅は、データ線８１の幅よりもわずかに広い程度となっている。
【００１２】
一方、図１９を参照すると、画素電極側ＬＤＤ領域４２の側方には、ポリシリコン層４及びゲート絶縁膜５の上に形成された、蓄積容量線６２として用いられる金属膜６が形成されている。そして、下部遮光層２及び上部遮光層１０は、この金属膜６をも覆うように形成されている。即ち、この部分の下部遮光層２及び上部遮光層１０は、ゲート線６１に沿って形成されたものであるため、その幅は、データ線８１の幅とは無関係に側方に広がっている。
【００１３】
以上のように、データ線側ＬＤＤ領域４１付近と画素電極側ＬＤＤ領域４２付近とでは、下部遮光層２及び上部遮光層１０の幅が異なる。このため、これらのＬＤＤ領域４１，４２に到達する光の量に差が生じる。
【００１４】
例えば、データ線側ＬＤＤ領域４１の近傍では、図１８に矢印で示すように、ある角度で入射する光は、上部遮光層１０の端部付近から下部遮光層２へと入射する。そして、この光は、下部遮光層（金属膜）２で反射され、データ線（金属膜）８１で反射され、ふたたび下部遮光層２で反射されて、データ線側ＬＤＤ領域４１に到達する。これに対して、画素電極側ＬＤＤ領域４２の近傍では、同じ入射角の光であっても、図１９に示すように上部遮光層１０に遮られて下部遮光層２へ到達することはない。
【００１５】
以上のように、従来の液晶表示装置では、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２とでは、その遮光構造が異なっている。このため、これら２つのＬＤＤ領域において、異なる光リーク電流が発生するという問題点がある。また、２つのＬＤＤ領域に発生する光リーク電流に差が生じるため、画面がちらついてみえるフリッカ等の画質低下が起きるという問題点がある。
【００１６】
これらの問題は、液晶表示装置を液晶プロジェクタのライトバルブに用いる場合に特に問題となる。その理由は、近年、プロジェクタ筐体の小型化や、低価格化に伴い液晶パネルの小型化が進む一方、スクリーン輝度を上げるために、液晶表示装置に入射される光量は多くなっており、わずかな光リーク電流の差が大きな画質低下を招くようになってきているからである。
【００１７】
本発明は、各画素ＴＦＴの２つのＬＤＤ領域に発生する光リーク電流を等しくすることができる液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
フリッカ等の画質低下を防ぐためには、２つのＬＤＤ領域における遮光構造を等しくし、２つのＬＤＤ領域で発生する光リーク電流を等しくすればよい。しかしながら、従来の液晶表示装置のように、画素ＴＦＴをデータ線に沿って配置するのでは、データ線側ＬＤＤ領域と画素電極側ＬＤＤ領域の遮光構造を同等にするには、各画素領域の開口率を大きく犠牲にしなくてはならない。
【００１９】
そこで、本発明は、画素ＴＦＴをゲート線に沿って配置し、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２において遮光構造を等しくすることにより、両ＬＤＤ領域において発生する光リーク電流の量を同じにし、フリッカの発生を抑制する。
【００２０】
即ち、本発明によれば、絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のゲート線と、該複数のゲート線から絶縁されかつ当該ゲート線に直交するように前記絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とによって区画されるマトリックス状の画素領域に夫々対応するよう前記絶縁性透明基板上に設けられた複数のトランジスタとを有する液晶表示装置において、前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板側に第1層間膜を介して設けた下部遮光層と、前記絶縁性透明基板上に前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板とは反対側に設けた上部遮光層とを有し、前記下部遮光層及び前記ゲート線の反射率が６０％であり、前記複数のトランジスタの夫々が、互いに同じ断面構造を有するデータ線側ＬＤＤ領域と画素側ＬＤＤ領域とを備え、前記データ線から離れた位置で前記ゲート線に沿って配置され、前記複数のトランジスタの夫々が、前記第1層間膜の膜厚をｈとした場合、前記複数のトランジスタが設けられた前記絶縁性透明基板への入射光の角度分布の最大値が１１°であるとき、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が前記上部遮光層に入射するときの光強度の１／１０００以下になるように、前記データ線側ＬＤＤ領域の夫々がそのデータ線の上部遮光層の端から以下の数式で求められる距離ｄ１より離れた位置で、隣接する２つのデータ線のうち当該トランジスタが接続されるデータ線寄りに配置されていることを特徴とする液晶表示装置が得られる。
【数３】
ｄ１＞２・ｈ・ｔａｎ１１°・７
【００２１】
また、本発明によれば、絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のゲート線と、該複数のゲート線から絶縁されかつ当該ゲート線に直交するように前記絶縁性透明基板上に形成された互いに平行な複数のデータ線と、前記ゲート線と前記データ線とによって区画されるマトリックス状の画素領域に夫々対応するよう前記絶縁性透明基板上に設けられた複数のトランジスタとを有する液晶表示装置において、前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板側に第1層間膜を介して設けた下部遮光層と、前記絶縁性透明基板上に前記複数のトランジスタの前記絶縁性透明基板とは反対側に設けた上部遮光層とを有し、前記ゲート線の下に位置するゲート絶縁膜の下に反射光減衰層を設け、前記下部遮光層及び前記ゲート線の反射率が６０％であり、かつ、前記反射光減衰層の反射率が３０％であり、前記複数のトランジスタの夫々が、互いに同じ断面構造を有するデータ線側ＬＤＤ領域と画素側ＬＤＤ領域とを備え、前記データ線から離れた位置で前記ゲート線に沿って配置され、前記複数のトランジスタの夫々が、前記第1層間膜の膜厚をｈとした場合、前記複数のトランジスタが設けられた前記絶縁性透明基板への入射光の角度分布の最大値が１１°であるとき、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が前記上部遮光層に入射するときの光強度の１／１０００以下になるように、前記データ線側ＬＤＤ領域の夫々がそのデータ線の上部遮光層の端から以下の数式で求められる距離ｄ２より離れた位置で、隣接する２つのデータ線のうち当該トランジスタが接続されるデータ線寄りに配置されていることを特徴とする液晶表示装置が得られる。
【数４】
ｄ２＞２・ｈ・tan１１°・５
【００２３】
トランジスタが隣接する２つのデータ線のうち、それが接続されるデータ線寄りに配置された液晶表示装置であって、前記ゲート線との間に前記トランジスタが位置するように前記ゲート線に沿って形成された蓄積容量を前記画素領域毎に有している液晶表示装置においては、前記蓄積容量が、前記ゲート線に沿って前記トランジスタの画素側ＬＤＤ領域側、かつ、前記ゲート線側に部分的に突出した突出部を有するようにしてもよい。この場合、画素電極のコンタクトは、この突出部に設ける。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２６】
本発明の液晶表示装置は、画素電極等が形成された画素基板と、対向電極等が形成された対向基板と、画素基板と対向基板とを所定の距離を置いて互いに対向配置させて形成される隙間に封入される液晶層とを有している。しかしながら、本願発明の特徴は、画素基板の構造にあるので、以下、画素基板についてのみ説明する。
【００２７】
図１に第１の参考例に係る液晶表示装置の画素基板を示す。なお、図１は、液晶表示装置の画素基板の一部（一画素及びその周辺部）を示すもので、この画素基板には、複数の画素がマトリクス状に配置されている。
【００２８】
図１に示すように、画素基板には、互いに平行に配置された複数のゲート線６１と、これに直交するように配置された互いに平行な複数のデータ線８１とが形成されている。互いに隣接する２本のゲート線６１と互いに隣接する２本のデータ線８１とによって、１つの画素領域が規定される（正確には、図の左側のデータ線８１と図の上側のゲート線６１が図の中央の画素領域を規定する。図の右側のデータ線８１、図示されていないさらに右側の画素領域を規定し、図の下側のゲート線は、図示されていないさらに下側の画素領域を規定する。）。
【００２９】
本参考例に係る画素基板では、画素薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）（チャネル領域２０１）が、データ線８１に重なる位置ではなく、隣接する２本のデータ線８１の間の中央位置で、ゲート線６１に沿って配置されている。互いに隣接する２本のデータ線から等距離にあるＡ−Ａ′線を想定すると、チャネル領域２０１の中心は、このＡ−Ａ′線上に位置している。
【００３０】
また、画素ＴＦＴは、データ線コンタクト２０２を介してデータ線８１に接続されるデータ線側ＬＤＤ領域４１と、画素電極コンタクト２０３を介して画素電極に接続される画素電極側ＬＤＤ領域４２とを有している。そして、このデータ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２とは、Ａ−Ａ′線に関して、線対称の位置にある。
【００３１】
また、図１の画素基板においては、画素電極コンタクト２０３の中心もＡ−Ａ′上に位置し、ポリシリコン層とゲート金属層で形成される蓄積容量２０４もＡ−Ａ′に関して線対称に形成されている。
【００３２】
図１の画素基板の製造方法について、図２乃至図５を参照して以下に説明する。なお、図２乃至図５に示す図は、画素基板の製造工程を説明の便宜のためのものであって、図１の画素基板におけるどこかの特定の断面に相当するものではない。
【００３３】
まず、図２（ａ）に示すように、透明絶縁性基板、例えばガラス基板１上に下部遮光層２を形成する。下部遮光層２は、遮光特性に優れ、かつ、後述するポリシリコン層の形成時に行われるアニールの影響を受けないよう耐熱性に優れたものが望ましく、その材質としてＷＳｉなどを用いる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、下部遮光層２の上にＳｉＯ２等を用いて第１層間膜３を形成する。第１層間膜３は、下部遮光層２が画素ＴＦＴのバックゲートとして作用しない程度の厚さとする。
【００３５】
次に、図２（ｃ）に示すように、ポリシリコン層４を形成する。このポリシリコン層４の形成は、アモルファスシリコン層を成膜した後、レーザーアニール法を用いてポリシリコン化することにより行う。
【００３６】
次に、図２（ｄ）に示すように、このポリシリコン層４を覆うようにゲート絶縁膜５を成膜する。ゲート絶縁膜５の成膜後、ポリシリコン層４のソース、ドレイン及び蓄積容量となる場所に不純物をドーピングする。
【００３７】
次に、図２（ｅ）に示すように、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程により、ゲート絶縁膜５及びポリシリコン層４を島状化する。
【００３８】
次に、ＷＳｉ等の金属膜６を成膜し、フォトリソグラフィ工程とエッチング工程によってパターンニングして、図３（ｆ）に示すように、ゲート絶縁膜５の上に選択的にゲート線６１及び蓄積容量線６２を形成する。さらに、この後、ポリシリコン層４に選択的に不純物をドーピングしてＬＤＤ領域４０を形成する。
【００３９】
次に、図３（ｇ）に示すように、第２層間膜７を形成する。
【００４０】
次に、図３（ｈ）に示すように、第２層間膜７及びゲート絶縁膜５にコンタクトホールを形成して、ポリシリコン層４を部分的に露出させる。
【００４１】
次に、コンタクトホールを通じてポリシリコン層４に接続されるデータ線８１を形成するために、金属膜、例えばアルミニウム膜等、を成膜する。そして、形成された金属膜をパターニングして、図３（ｉ）に示すようなデータ線８１とする。
【００４２】
次に、図４（ｊ）に示すように、第３層間膜９を形成し、続けて、図４（ｋ）に示すように、上部遮光層１０となる金属膜、例えばアルミニウム膜等を成膜する。そして、図４（ｌ）に示すように、金属膜をパターンニングして、上部遮光層１０とする。
【００４３】
次に、図４（ｍ）に示すように、平坦化膜１１を塗布し、焼成する。
【００４４】
次に、図５（ｎ）に示すように、ポリシリコン層４の一部を露出させるためのコンタクトホールを形成する。
【００４５】
最後に、コンタクトホールを通じてポリシリコン層４に接続されるＩＴＯ膜を成膜し、パターニングして、画素電極１２とする。
【００４６】
以上のようにして、図１の画素基板が製造される。
【００４７】
こうして製造された図１の画素基板においては、画素ＴＦＴの２つのＬＤＤ領域４１及び４２付近の断面は、それぞれ図６及び図７に示すようになる。つまり、図１のＢ−Ｂ′線断面、Ｃ−Ｃ′線断面は、それぞれ、図６及び図７のようになる。
【００４８】
図１、図６及び図７に示すように、構成されたデータ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２は、同等の遮光特性を有している。その理由を以下に説明する。
【００４９】
まず、液晶表示装置に対して垂直に入射する光について考えると、データ線側ＬＤＤ領域４１周辺と画素電極側ＬＤＤ領域４２周辺とは、図１、図６及び図７から明らかな通り、その構造が同一であるため、これら２つのＬＤＤ領域に到達する光も同じであると考えられる。即ち、液晶表示装置に対して垂直に入射する光は、データ線側ＬＤＤ領域４１周辺でも、画素電極側ＬＤＤ領域４２でも、ともに上部遮光層１０と下部遮光層２とによってその大半が遮光される。従って、これら２つのＬＤＤ領域に到達する光の量は実質上等しくなる。
【００５０】
次に、液晶表示装置に対して、角度を持って入射する光について考える。液晶表示装置に対して角度を持って入射する光は、上部遮光層１０の端部近傍から、この画素基板の内部に侵入し、これら遮光層１０及び２や、ポリシリコン層４、ゲート線６１などの間で反射を繰り返し、減衰しながらも、その一部はＬＤＤ領域４１，４２に到達する。例えば、図１に矢印３０１で示す方向の断面を図８の様なものとする。この場合、上部遮光層１０の端部近傍から斜めに差し込み下部遮光層２に到達した光は、各層で反射されながら、データ線側ＬＤＤ領域４１に到達する。
【００５１】
ここで、本参考例による画素基板では、図１に示すように、２つのＬＤＤ領域４１，４２は、Ａ−Ａ′線に関して線対称となっている。また、画素電極１２及び蓄積容量２０４も、Ａ−Ａ′線に関して線対称となっている。従って、図８に示すよう矢印３０１に沿った断面に、上部遮光金属の端部付近から画素基板の内側へ侵入した入射光が、反射を繰り返してＬＤＤ領域４１に到達する光路が存在するとき、Ａ−Ａ′線に関して矢印３０１に線対称となる矢印３０２方向の断面においても、全く同じ反射を繰り返して、画素電極側ＬＤＤ領域４２に到達する光路が存在する。このように、図１の画素基板では、一方のＬＤＤ領域４１又は４２に、遮光金属の端部付近から画素基板の内側に入射した光が減衰しながらも到達する光路があるならば、他方のＬＤＤ領域４２又は４１に光が到達する、Ａ−Ａ′線に関して線対称な光路が存在する。
【００５２】
以上より、図１のデータ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２とでは、どちらかが特に遮光特性に優れているということはなく、両ＬＤＤ領域の遮光特性はまったく同等となっている。
【００５３】
通常、液晶表示装置は、液晶の劣化を防ぐために、画素に印加する電圧の極性をフレーム毎に変える交流駆動を行なう。このため、画素ＴＦＴにおけるドレインは、フレーム毎にデータ線８１側と画素電極１２側とに切り換わる。また、書き込まれた電圧を保持する期間、すなわち、画素ＴＦＴのゲートがＯＦＦしているとき、ゲート‐ドレイン間のＬＤＤ領域が高電界となるため、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２がフレーム毎に高電界となる。高電界となった部分に光が入射すると、光励起されたキャリアの移動によるリーク電流が生じる。このとき、データ線側がドレインになる場合と画素電極側がドレインとなる場合とで、各ＬＤＤ領域に発生する光リーク電流に差があると、フレームごとに画素の輝度に差が生じるため、画面がちらついて見えるフリッカが発生する。しかし、本参考例による画素基板を用いた液晶表示装置では、上述したようにデータ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光構造が等しいため、データ線側がドレインになる場合と画素電極側がドレインになる場合とで、各ＬＤＤ領域に発生する光リーク電流量は等しくなる。従って、この液晶表示装置では、フリッカの発生が抑制される。
【００５４】
次に、図９及び図１０を参照して、第２の参考例に係る液晶表示装置の画素基板について説明する。
【００５５】
図９に示すように、本参考例による画素基板も、第１の参考例による画素基板と同様、互いに隣接する２つのデータ線の中間位置で、ゲート線に沿って、画素ＴＦＴが形成されている。この画素基板においても、Ｄ−Ｄ′線上に、チャネル領域２０１の中心が位置し、Ｄ−Ｄ′線に関して、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２は線対称に形成されている。また、蓄積容量２０４もＤ−Ｄ′に関して線対称に形成されている。
【００５６】
本参考例が第１の参考例と異なる点は、図９に２点鎖線で示す反射光減衰領域４５を設けた点である。反射光減衰領域４５は、例えばポリシリコン層であって、ゲート線６１の下にゲート絶縁膜５介して設けられている。換言すると、反射光減衰領域４５の上には、ゲート酸化膜５が形成され、さらにその上にゲート線６１が形成されている。なお、この反射光減衰領域４５も、Ｄ−Ｄ′線に関して線対称となるように形成されている。
【００５７】
本参考例の画素基板の製造は、第１の参考例の画素基板の製造工程と同一の工程により製造される。但し、図２（ｅ）で示す工程において、ポリシリコン層４とゲート絶縁膜５をエッチングする範囲が異なる。つまり、この工程において、反射光減衰領域４５を残すように、ポリシリコン層及びゲート絶縁膜５を島状化する。なお、反射光減衰領域４５は、他の金属層などと接続をもたず、電気的にはフローティングである。
【００５８】
本参考例の画素電極は、反射光減衰領域４５を有する点で第１の参考例の画素基板と異なっているが、反射光減衰領域４５は、Ｄ−Ｄ′線に関して線対称であるので、第１の参考例の画素基板と同様の理由で、本参考例の画素電極でも、データ線側ＬＤＤ領域４１側の遮光構造と画素電極側ＬＤＤ領域４２側の遮光構造とは等しくなっている。
【００５９】
次に、反射光減衰領域４５の役割について説明する。ここで、図９に示す矢印３０３方向に沿った断面を図１０に示す。
【００６０】
図１０に示すように、上部遮光層１０の端部近傍から、画素基板の内側に侵入した光は、各層で反射されながらＬＤＤ領域４１へと到達するが、その間に、ポリシリコン層である反射光減衰領域４５と下部遮光層２との間で、数多くの反射を繰り返す。ポリシリコンの反射率は、下部遮光層２やゲート線６１として用いられるＷＳｉ等の金属に比べ小さいので、図８に示す場合に比べて、ＬＤＤ領域４１に到達したときの光のパワーは、より減衰している。従って、反射光減衰領域４５を設けたことにより、本参考例の画素基板は、ＬＤＤ領域に関する遮光特性を向上させることができ、ＬＤＤ領域に到達する光によって発生するリーク電流を小さくすることができる。
【００６１】
本参考例による画素基板を用いた液晶表示装置においても、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光構造が等しいため、各ＬＤＤ領域に光リーク電流が発生しても、データ線側がドレインになる場合と画素電極側がドレインとなる場合とで、発生する光リーク電流量は等しい。従って、液晶表示装置のフリッカの発生を抑制することができる。
【００６２】
次に、図１１乃至図１３を参照して本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置の画素基板について説明する。
【００６３】
図１１に示すように、本実施の形態の画素基板では、画素ＴＦＴがデータ線８１から離れた位置で、ゲート線６１に沿って配置されている。画素ＴＦＴは、第１及び第２の参考例による画素基板のように、２つのデータ線８１の中間位置ではなく、この画素ＴＦＴが接続される側（図１１の左側）のデータ線８１寄りに設けられている。即ち、データ線側ＬＤＤ領域４１からデータ線８１の上部遮光層１０までの距離Ｅ１が、画素電極側ＬＤＤ領域４２から隣接する画素のデータ線８１の上部遮光層１０までの距離Ｅ２より短くなるように、画素ＴＦＴは、配置されている。
【００６４】
上記のように、画素ＴＦＴを図の左側に寄せたことで、その右側にコンタクト２０３を配置し、また蓄積容量２０４の一部を配置することが可能となる領域が生まれる。図１１は、こうして生み出された領域にコンタクト２０３と蓄積容量２０４の一部を配置した状態を示している。このように、画素ＴＦＴを、それが接続されるデータ線８１側に寄せ、蓄積容量２０４の一部をゲート線６１側に突出させることにより、画素ＴＦＴとコンタクト２０２及び２０３とを接続するための配線を短くして、配線に要する面積を縮小することができ、各画素領域の開口率を大きくすることができる。
【００６５】
なお、本実施の形態による画素基板も、第１の参考例の画素基板の製造工程と同じ製造工程により製造される。
【００６６】
図１１に示すように、画素ＴＦＴを、この画素ＴＦＴが接続されるデータ線に近づけると、データ線側ＬＤＤ領域４１からデータ線の上部遮光層までの距離Ｅ１より、画素電極側ＬＤＤ領域４２から近接する画素のデータ線の上部遮光層までの距離Ｅ２が長くなる。したがって、上部遮光層１０の端から画素基板内部へ侵入し、反射を繰り返してＬＤＤ領域に到達する光路は、データ線側ＬＤＤ領域４１側より、画素側ＬＤＤ領域４２側に多く存在することになる。
【００６７】
しかしながら、データ線側ＬＤＤ領域４１側には存在せず、画素電極側ＬＤＤ領域４２側にのみ存在する光路を通って画素電極側ＬＤＤ領域４２に到達する光が、多数回の反射によって十分に減衰されるならば、その光路を通って画素電極側ＬＤＤ領域に到達する光による影響は無視できる。逆に言えば、十分に減衰されることなくＬＤＤ領域に到達する光が、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２とで等しくなるように、画素ＴＦＴの位置を決定すれば、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性は等しいとみなすことができる。
【００６８】
以下、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が、上部遮光層１０の端部近傍に入射するときの光強度の１／１０００以下になった場合を、十分に光が減衰したものとして、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性とを等しいとみなすことができる条件について説明する。
【００６９】
図１２に、図１１の画素基板に形成されている画素ＴＦＴの拡大図を示す。また、図１３に、図１２のＦ−Ｆ′線断面図を示す。なお、図１３には、上部遮光層１０の端部近傍から画素基板の内側に入射した光がデータ線側ＬＤＤ領域に到達する様子も示してある。
【００７０】
下部遮光膜２及びゲート線６１として用いられるＷＳｉの反射率を６０％とすると、下部遮光膜２とゲート線６１との間での反射の繰り返しによって入射した光の強度が１／１０００以下になるためには、これらの間での反射の繰り返しが７回以上（反射が１４回以上）必要となる。つまり、図１３の例では、上部遮光層の端部付近から内側に入射した光がデータ線側ＬＤＤ領域４１に到達する光路において、光がゲート線の距離ｄ１を進行する間に７回以上の反射の繰り返しが必要になる。入射光の角度分布の最大値（最大入射角）を１１°とし、第１層間膜３の膜厚をｈとすると、７回以上の反射を繰り返すために必要な距離ｄ１は、数式５により求められる。
【００７１】
【数５】
ｄ１＞２・ｈ・ｔａｎ１１°・７
【００７２】
例えば、第１層間膜３の膜厚が１μｍの場合には、数式５より、ｄ１＞２．７μｍでなければならないことが分かる。この場合、ｄ１が２．７μｍよりも大きい範囲であれば、画素ＴＦＴを、それが接続されるデータ線に近付けて設けても、データ線側ＬＤＤ領域４１の遮光特性と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性とは等しいと見なせる。
【００７３】
以上のように、本実施の形態においても、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光構造が実質上等しいため、各ＬＤＤ領域で光リーク電流が発生しても、データ線側がドレインになる場合と、画素電極側がドレインとなる場合において、発生する光リーク電流の量は等しい。これにより、液晶表示装置におけるフリッカの発生を抑制することができる。
【００７４】
また、本実施に形態では、データ線側ＬＤＤ領域４１をデータ線コンタクト２０２に近づけて配置したことによって、画素電極コンタクト２０３を移動でき、配線に必要な面積を縮小できるので、第１の参考例や第２の参考例に比べて、画素の開口率を大きくすることができる。
【００７５】
次に図１４乃至図１６を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００７６】
本実施の形態の画素基板は、図１４に二点鎖線で示す反射光減衰領域４５を有している点で、第１の実施の形態の画素基板と異なっている。
【００７７】
本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様、画素ＴＦＴを、それが接続されるデータ線８１に近づけて設けてあるので、図１４に示すように、データ線側ＬＤＤ領域４１からデータ線８１の上部遮光層１０までの距離Ｇ１より、画素電極側ＬＤＤ領域４２から隣接する画素のデータ線８１の上部遮光層１０までの距離Ｇ２が長くなる。しかしながら、第１の実施の形態において、説明したように、画素ＴＦＴが、それに接続されるデータ線８１から所定距離以上離れていれば、データ線側ＬＤＤ領域４１の遮光特性と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性は実質上等しいとみなすことができる。
【００７８】
本実施の形態においても、ＬＤＤ領域に到達する光の強度が、上部遮光層１０の端部近傍に入射するときの光強度の１／１０００以下になった場合を、十分に光が減衰したものとして、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性とを等しいとみなすことができる条件について説明する。
【００７９】
図１５に、図１４の画素基板に設けられている画素ＴＦＴの拡大図を示す。また、図１６に、図１５のＨ−Ｈ′線断面図を示し、そこに、上部遮光層１０の端部近傍から内側に入射した光がデータ線側ＬＤＤ領域４１に到達する様子を示す。
【００８０】
図１６に示すように、上部遮光層１０の端部近傍から画素基板の内側に入射した光は、下部遮光層２と反射光減衰領域４５との間で反射を繰り返しデータ側ＬＤＤ領域４１に到達する。下部遮光層に用いられるＷＳｉの反射率を６０％、反射光減衰領域４５に用いられるポリシリコンの反射率を３０％とすると、反射の繰り返しによって入射した光の強度が１／１０００以下になるためには、下部遮光層２と反射光減衰領域４５との間での反射の繰り返し回数が５回以上必要となる。つまり、図１６において、上部遮光層１０の端部から画素基板の内側に入射した光がデータ線側ＬＤＤ領域４１に到達する光路において、光がｄ２の距離を進行する間に下部遮光層２と反射光減衰領域４５との間で５回以上の反射の繰り返しが必要となる。
【００８１】
入射光の角度分布の最大値（最大入射角）を１１°とし、第１層間膜３の膜厚をｈとすると、５回以上の反射を繰り返すために必要な距離ｄ２は、数式６により求められる。
【００８２】
【数６】
ｄ２＞２・ｈ・ｔａｎ１１°・５
【００８３】
例えば、第１層間膜の膜厚を１μｍとすると、数式６よりｄ２＞１．９μｍが得られる。従って、この場合、ｄ２が１．９μｍよりも大きい範囲であれば、画素ＴＦＴを、それが接続されるデータ線に近付けて設けも、データ線側ＬＤＤ領域４１の遮光特性と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光特性とは等しいと見なせる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態においても、データ線側ＬＤＤ領域４１と画素電極側ＬＤＤ領域４２の遮光構造が実質上等しいため、各ＬＤＤ領域で光リーク電流が発生しても、データ線側がドレインになる場合と、画素電極側がドレインとなる場合において、発生する光リーク電流の量は等しい。これにより、液晶表示装置におけるフリッカの発生を抑制することができる。
【００８５】
また、本実施の形態では、データ線側ＬＤＤ領域４１をデータ線コンタクト２０２に近づけて配置したことによって、画素電極コンタクト２０３を移動でき、配線に必要な面積を縮小できるので、第１の参考例や第２の参考例に比べて、画素の開口率を大きくすることができる。
【００８６】
さらに、本実施の形態では、ゲート線６１の下部に、ポリシリコン層である反射光減衰領域４５を加えたことによって、第１の実施の形態による画素基板の場合以上にデータ線側ＬＤＤ領域４１をコンタクト２０２に近づけることが可能となるので、さらに画素の開口率を大きくすることができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明によれば、画素ＴＦＴをデータ線から離れた位置で、ゲート線に沿って配置することにより、その２つのＬＤＤ領域における遮光特性を等しくするようにしたことで、２つのＬＤＤ領域で発生する光リーク電流を等しくすることができ、液晶表示装置におけるフリッカの発生を抑制することができる。
【００８８】
また、本発明によれば、ゲートに沿って配置した画素ＴＦＴをそれが接続されるデータ線側に寄せるようにしたことで、画素の開口率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例に係る液晶表示装置に用いられる画素基板の一部を示す平面図である。
【図２】（ａ）乃至（ｅ）は、図１の画素基板の製造工程を説明するための図である。
【図３】（ｆ）乃至（ｉ）は、図２の製造工程に続く工程を説明するための図である。
【図４】（ｊ）乃至（ｍ）は、図３の製造工程に続く工程を説明するための図である。
【図５】（ｎ）及び（ｏ）は、図４の製造工程に続く工程を説明するための図である。
【図６】図１のＢ−Ｂ′線断面図である。
【図７】図１のＣ−Ｃ′線断面図である。
【図８】図１の矢印３０１方向の断面における光路を説明するための図である。
【図９】  本発明の第２の参考例に係る液晶表示装置に用いられる画素基板の一部を示す平面図である。
【図１０】図９の矢印３０３方向の断面における光路を説明するための図である。
【図１１】  本発明の第１の実施の形態に係る液晶表示装置に用いられる画素基板の一部を示す平面図である。
【図１２】図１１の画素基板に用いられる画素ＴＦＴの拡大平面図である。
【図１３】図１２のＦ−Ｆ′線断面図である。
【図１４】  本発明の第２の実施の形態に係る液晶表示装置に用いられる画素基板の一部を示す平面図である。
【図１５】図１４の画素基板に用いられる画素ＴＦＴの拡大平面図である。
【図１６】図１５のＨ−Ｈ′線断面図である。
【図１７】従来の液晶表示装置に用いられる画素基板の一部を示す平面図である。
【図１８】図１７のＩ−Ｉ′線断面図である。
【図１９】図１７のＪ−Ｊ′線断面図である。
【符号の説明】
１      ガラス基板
２      下部遮光層
３      第１層間膜
４      ポリシリコン層
４０    ＬＤＤ領域
４１    データ線側ＬＤＤ領域
４２    画素電極側ＬＤＤ領域
５      ゲート絶縁膜
６      金属膜
６１    ゲート線
６２    蓄積容量線
７      第２層間膜
８１    データ線
９      第３層間膜
１０    上部遮光層
１１    平坦化膜
１２    画素電極
２０１  チャネル領域
２０２  データ線側コンタクト
２０３  画素電極側コンタクト
２０４  蓄積容量
【図１】
0004375517.tif 000002
【図２】
0004375517.tif 000003
【図３】
0004375517.tif 000004
【図４】
0004375517.tif 000005
【図５】
0004375517.tif 000006
【図６】
0004375517.tif 000007
【図７】
0004375517.tif 000008
【図８】
0004375517.tif 000009
【図９】
0004375517.tif 000010
【図１０】
0004375517.tif 000011
【図１１】
0004375517.tif 000012
【図１２】
0004375517.tif 000013
【図１３】
0004375517.tif 000014
【図１４】
0004375517.tif 000015
【図１５】
0004375517.tif 000016
【図１６】
0004375517.tif 000017
【図１７】
0004375517.tif 000018
【図１８】
0004375517.tif 000019
【図１９】
0004375517.tif 000020