JP3401589B2 - Tftアレイ基板および液晶表示装置 - Google Patents

Tftアレイ基板および液晶表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に用
いる薄膜トランジスタアレイ基板およびそれを用いた液
晶表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、通常、薄膜トランジス
タ(以下、TFTという)などが設けられた薄膜トラン
ジスタアレイ基板(以下、TFTアレイ基板という)と
カラーフィルターおよびブラックマトリクスをおよび対
向電極が設けられた対向基板の2枚の基板の間に液晶な
どの表示材料が狭持され、この表示材料に選択的に電圧
が印加されるように構成されている。
【0003】このような、TFTアレイは、通常、逆ス
タガー型薄膜トランジスタからなり、ガラス基板上にゲ
ート配線およびゲート電極を形成し、ゲート絶縁膜およ
び半導体層を形成した後、ソース電極線、ソース電極お
よびドレイン電極と画素電極を形成する。しかも、画素
の開口率を向上させるため、上記、ゲート電極線を形成
すると、同時に、ゲート電極材料で、浮遊電極を画素電
極の外周部に形成する。このとき、浮遊電極は、画素外
周部からの漏れ光を防ぐ役割を果たし、カラーフィルタ
ー(CF)側のブラックマスクと併用することで、画素
電極周辺部からの不要な漏れ光を防止し、画質を向上さ
せる。このように、TFTアレイ基板側に遮光膜を形成
すると、TFTアレイ基板内の層間の重ね合わせ精度が
CF基板とTFT基板との間の重ね合わせ精度に比べて
優れていることから、遮光部分の面積を低減でき、画素
の高開口率化が可能になる。
【0004】しかしながら、このような構造において
は、図10に示すように、金属の遮光膜がフローティン
グで存在するため、この浮遊電極とソース電極線とのカ
ップリング容量C1、C2と浮遊電極と画素電極間のカッ
プリング容量C3、C4が直列に存在し、この容量が、ク
ロストークやショットムラ等の表示不良の原因となって
いた。
【0005】図7の(a)は、従来のTFTアレイ基板
の画素の平面図、図7の(b)は図7(a)の要部拡大
図、図8は、TFT部の断面図、図9は、ソース電極線
部分の断面図である。
【0006】つぎに、従来例のTFTアレイ基板の形成
方法について説明する。まず、ゲート電極線3および浮
遊電極11をCr等金属材料で形成する。さらに、ゲー
ト絶縁膜4およびノンドープアモルファスシリコン層5
およびリンドープアモルファスシリコンからなるコンタ
クト層6を形成する。そして、アモルファスシリコンを
アイランド上にパターニングし、ソース電極線7および
ドレイン電極8を形成する。さらに、チャネル部分の不
良なリンドープアモルファスシリコン層を除去したの
ち、透明電極からなる画素電極9を形成したのち、保護
膜10を形成して、TFTアレイを作製する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の液晶表示装置に
おいては、このように、高開口率化のために、浮遊電極
の遮光膜を画素電極の外周部に配置して、ブラックマト
リックスを形成するため、ソース電極線と浮遊電極およ
び画素電極の間にカップリング容量が大きくなり、クロ
ストークやショットムラ、輝度バラツキ等の表示不良の
原因となる問題があった。
【0008】本発明は、前記のような従来の問題を解決
するためになされたもので、輝度ムラ、クロストーク等
による表示品質の低下なしに、大画面で高精細な高開口
率の液晶表示装置を得るためのTFTアレイを実現する
ことを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のTFTアレイ基
板は、透明な絶縁基板と、この絶縁基板上に並設された
複数のゲート電極線と、画素電極が外周部にあって、ゲ
ート配線材料で、形成した遮光膜となる浮遊電極と、該
ゲート電極線に交差する複数のソース電極線、該2つの
電極線の交差部に設けられた薄膜トランジスタ、該薄膜
トランジスタのドレイン電極に接続された透明導電膜か
らなる画素電極および該画素電極との間に絶縁膜を挟む
ことにより形成した保持容量を保持する薄膜トランジス
タアレイにおいて、保護膜を形成したのち、画素電極を
形成することにより、画素電極と浮遊電極との間の重な
り容量を低減することにより、ソース電極線と浮遊電極
間のカップリング容量の影響を低減したことを特徴とす
る薄膜トランジスタアレイである。
【0010】また、この保護膜を低誘電率の有機膜で形
成することで、より一層、画素電極と浮遊電極との間の
重なり容量を低減させたことを特徴とするものである。
【0011】さらに、この浮遊電極をソース電極線した
ままで延在させることにより、遮光性を一層高め、高開
口率を実現し、ソース電極線を挟んで左右に存在する上
記フローティング遮光膜の一部を繋げることにより電気
的に接続し、ソース電極線と浮遊電極間容量のショット
間差をなくしたことを特徴とする薄膜トランジスタアレ
イである。
【0012】本発明によるTFTアレイ基板を用いれ
ば、浮遊電極のカップリング容量による、クロストーク
やショットムラ等の表示不良の発生なしに、高開口率の
大面積で高精細な液晶表示装置が構成できる。
【0013】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の液晶表示装置に
ついて説明する。図1の(a)は本発明の実施の形態1
にかかわる液晶表示装置の画素部分の平面図、図1の
(b)は図1の(a)の要部拡大図、図2は図1の
(b)のA−A線断面図、図3は図1の(a)のB−B
線断面図である。また、図4〜5は、実施の形態2にか
かわる液晶表示装置の画素部分の平面図および断面図を
示している。さらに、図6は実施の形態3にかかわる液
晶表示装置の画素部分の平面図を示している。
【0014】実施の形態1 本発明の実施の形態1のTFTアレイ基板は、図1〜3
に示されるように、透明基板1上にゲート電極3および
浮遊電極11をCr等の単層構造あるいは、Cr/Al
等の多層構造で形成する。さらに、ゲート絶縁膜4およ
びノンドープアモルファスシリコン層5およびリンドー
プアモルファスシリコンからなるコンタクト層6を形成
する。そして、アモルファスシリコンをアイランド状に
パターニングする。さらに、ソース電極線7とソース電
極7′およびドレイン電極8をCr等の単層構造あるい
は、Cr/Al、Cr/Al/Cr等の多層構造で形成
し、チャネル部の不要なリンドープアモルファスシリコ
ン層を除去する。そして、保護膜10をSiO2や、S
iNなどのSiNxの無機材料やアクリル系の有機材料
で形成し、ドレイン電極8上にコンタクトホール12を
形成する。最後に画素電極9を透明導電膜で形成し、T
FTアレイが完成する。
【0015】ここでは、チャネルエッチ型を用いた薄膜
トランジスタについて述べたが、チャネル保護型の薄膜
トランジスタを用いることも可能である。
【0016】このようにして形成されたTFTアレイで
は、保護膜10(図3参照)を形成したのち、画素電極
9を形成しているので、画素電極9と浮遊電極11との
間の絶縁膜が2層構造となり、膜厚が増加し、重なり容
量を低減することができ、ソース電極線7と浮遊電極1
1との間のカップリング容量と、浮遊電極11と画素電
極9との間のカップリング容量とを介したソース電極、
画素電極間容量を低減できる。
【0017】また、図1の(a)に示されているとお
り、保持容量Caddは、ゲート電極3と画素電極9と
が交差する領域の容量で構成される。
【0018】実施の形態2 つぎに実施の形態2の薄膜トランジスタアレイ基板は、
図4〜5に示されるように、浮遊電極11をソース電極
線7の下に延在させて、重ねて形成することで、遮光性
をより一層向上させた構造を示す。
【0019】実施の形態3 さらに、実施の形態3に示す薄膜トランジスタアレイ
は、図6に示されるようにソース電極線7を挟んで左右
に存在する、上記浮遊電極11の一部を電気的に接続す
ることで、ソース電極線7と浮遊電極11間のカップリ
ング容量のパターンの重ね合わせのショット間差を低減
した構造を示す。
【0020】このようにして形成されたTFTアレイ
は、画素電極9とブラックマトリックスとして機能する
ソース電極線7との間の絶縁膜が、ゲート絶縁膜4と保
護膜10の2層となるため、画素電極9とソース電極線
7間の容量が低減でき、ソース信号の変動による画素電
位の変化を抑制でき、表示品質が改善できる。
【0021】
【発明の効果】本発明のTFTアレイ基板によれば、高
開口率化のために画素電極の外周部に形成させていて、
ブラックマトリックスの役割を果たす、浮遊電極とソー
ス電極線との間のカップリング容量および浮遊電極と画
素電極との間のカップリング容量によって生じる画素電
位の変動を抑制できるので、クロストークやショットム
ラのない、高表示品質の液晶表示装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施の形態にかかわる液晶
表示装置の画素部分の平面図であり、(b)は(a)の
要部拡大図である。
【図2】図1の(b)の液晶表示装置の画素部分のA−
A線断面図である。
【図3】図1の(a)の液晶表示装置の画素部分のB−
B線断面図である。
【図4】本発明の他の実施の形態にかかわる液晶表示装
置の画素部分の平面図である。
【図5】図4の液晶表示装置の画素部分のC−C線断面
図である。
【図6】本発明の他の実施の形態にかかわる液晶表示装
置の画素部分の平面図である。
【図7】(a)は、従来の液晶表示装置の画素部分の平
面図であり、(b)は(a)の要部拡大図である。
【図8】図7の液晶表示装置の画素部分のD−D線断面
図である。
【図9】図7の液晶表示装置の画素部分のE−E線断面
図である。
【図10】図7の液晶表示装置の画素等価回路図であ
る。
【符号の説明】
1 透明基板 3 ゲート電極 4 ゲート絶縁膜 7 ソース電極線 8 ドレイン電極 9 画素電極 11 浮遊電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1368 G02F 1/1335

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な絶縁基板と、この絶縁基板上に並
    設された複数のゲート電極線と、該ゲート電極線に交差
    する複数のソース電極線、該2つの電極線の交差部に設
    けられた薄膜トランジスタ、該薄膜トランジスタ上に形
    成された保護膜と、その上に形成された画素電極と、ド
    レイン電極上に形成された、画素電極との接続のための
    コンタクトホールを有するTFTアレイ基板において、
    最下層のゲート配線材料で、かつソース電極線とは重な
    らないように画素電極周辺部に形成された電気的にフロ
    ーティングの遮光層を有し、該遮光層と隣接する画素の
    遮光層との一部を電気的に接続したことを特徴とするT
    FTアレイ基板。
  2. 【請求項2】 上記、保護膜を有機絶縁膜の単層あるい
    は、有機材料からなる有機絶縁膜と無機材料からなる無
    機絶縁膜の多層構造としたことを特徴とする請求項1記
    載のTFTアレイ基板。
  3. 【請求項3】 透明な絶縁基板と、この絶縁基板上に並
    設された複数のゲート電極線と、該ゲート電極線に交差
    する複数のソース電極線、該2つの電極線の交差部に設
    けられた薄膜トランジスタ、該薄膜トランジスタ上に形
    成された有機材料からなる有機絶縁膜の単層あるいは、
    該有機絶縁膜と無機材料からなる無機絶縁膜の多層構造
    とした保護膜と、その上に形成された画素電極と、ドレ
    イン電極上に形成された、画素電極との接続のためのコ
    ンタクトホールを有するTFTアレイ基板において、ソ
    ース電極線の下部まで延在して形成されたフローティン
    グ遮光層を有し、該フローティング遮光層隣接する画
    素のフローティング遮光層との一部を電気的に接続した
    ことを特徴とするTFTアレイ基板。
  4. 【請求項4】 請求項1ないしに記載するTFTアレ
    イ基板を行反転駆動あるいは、ドット反転駆動を用いて
    駆動することを特徴とする、液晶表示装置。
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