JPH03229222A - アクティブマトリクス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、薄膜トランジスタ（以下ではｒＴＦＴ」と称
する）を用いたアクティブマトリクス表水装置に関する
。

（従来の技術） 第７図に従来のアクティブマトリクス表示装置の断面図
を示す。第８図に第７図のアクティブマトリクス表示装
置の等価回路図を示す。アクティブマトリクス基板１５
０では、ガラス等からなる第１の絶縁性基板１０１上に
、ＴＦＴ　１０２及び絵素電極１０３がマトリクス状に
設けられている。

ＴＦＴ　１０２には走査信号を供給するゲートバス配線
１１４及び映像信号を供給するソースバス配線１１５が
接続されている。更にこの基板上の全面に、通常ポリイ
ミド膜からなる配向膜１０４が形成され、配向膜１０４
には配向処理が施されている。

対向基板１６０では、第２の絶縁性基板１０５上に、透
明電極からなる対向電極１０６がほぼ全面に形成され、
対向電極１０６上には、配向処理が施された配向膜１０
７が形成されている。アクティブマトリクス基板１５０
及び対向基板１６０の間には、スペーサとしてプラスチ
ックビーズ１０９が挟まれ、これらの基板１５０及び１
６０の間隔を一定に保っている。また、アクティブマト
リクス基板１５０及び対向基板１６０の間には、液晶１
１０がシール樹脂１０８によって封入されている。

このアクティブマトリクス表示装置では、絵素電極１０
３と対向電極１０６との間には、液晶１１０及び配向膜
１０４．１０７が存在し、これらによって第８図に示す
ようにコンデンサ１１１が形成されている。コンデンサ
１１１の一方の電極は絵素電極１０３であり、他方は対
向電極１０６である。絵素電極１０３にはＴＦＴ１０２
のドレイン電極が接続され、対向電極１０６には各対向
電極１０６に共通の共通配線１１２が接続されている。

ＴＰＴＩ　０２のソース電極には、ソースバス配線１１
５が接続されている。ゲートバス配線１１４及びソース
バス配線１１５は、それぞれシール樹脂１０８の外側で
電極端子に接続されている。

第８図のアクティブマトリクス表示装置を駆動するため
には、最上段のゲートバス配線１１４がら順次走査パル
ス信号１１６を入力し、ゲートバス配線１１４に接続さ
れたそれぞれのＴＰＴＩＯ２をオン状態とする。この走
査パルス信号に同期して、ソースバス配線１１５から映
像信号１１７を入力すると、各絵素電極１０３と対向電
極１゜６との間の液晶に電圧が印加され、表示が行われ
る。対向電極１０６には、絵素電極１０３に加わる直流
成分を相殺するためのＤＣバイアス電圧が印加される。

アクティブマトリクス基板１５０を部分的に拡大した平
面図を第９図に示す。前述の絶縁性基板１０１上にゲー
トバス配線１１４が平行に設けられ、ゲートバス配線１
１４に沿って絵素電極１゜３が列をなして形成されてい
る。各絵素電極１゜３の列は、絵素電極１０３のゲート
バス配線１１４の延設方向の半分の長さづつずれて配列
されている。このような絵素電極１０３の配列により、
特にカラー表示を行う表示装置では鮮明な発色が得られ
るという利点がある。このアクティブマトリクス基板で
は、ソースバス配線１１５はゲートバス配線１１４のよ
うに直線状には形成され得ず、絵素電極１０３の間に屈
曲した形状で形成されている。

第９図のアクティブマトリクス基板では、絵素電極１０
３とゲートバス配線１１４及びソースバス配線１１５と
の間には、空隙が生じている。この空隙と対向基板１６
０との間の液晶１１０には電圧が印加されないため、漏
れ光が生じ、表示特性に悪影響を及ぼす。この漏れ光を
防止するために、第１０図に示すように対向基板１６０
に金属膜等からなる不透明層１３１が、しばしば設けら
れる。不透明層１３１が設けられていない窓状部１３２
の形状は、絵素電極１０３の形状と相似形であり、その
大きさは絵素電極１０３の周縁部を覆うために絵素電極
１０３より小さいのが普通である。また、カラー表示装
置の場合には、窓状部１３２にＲＧＢの３原色のカラー
フィルタが設けられる。

（発明が解決しようとする課題） ′Ｍ７図〜策９図に示す従来のアクティブマトリクス表
示装置では、ソースバス配線１１５が屈曲して形成され
るために、絵素電極１０３の面積を圧迫し、表示画面の
全面積に対する有効表示面積の比率、即ち、開口率が低
下してしまう。開口率の低下により、表示画面の明るさ
が損なわれ、画像品位の低下をもたらす。また、第９図
に示すように、従来のアクティブマトリクス表示装置で
は、ケートハス配線１１４及びソースバス配線１１５が
交差しているために、これらの配線間の短絡、段差部で
の断線不良等が発生し易く、表示装置を高い歩留りで得
られないという問題点がある。

本発明はこのような問題点を解決するものであり、本発
明の目的は、明るい表示画面を有するアクティブマトリ
クス表示装置を提供することである。本発明の他の目的
は、製造歩留りの高い構造を有するアクティブマトリク
ス表示装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明のアクティブマトリクス表示装置は、第１及び第
２の絶縁性基板と、該第１及び該第２の基板間に封入さ
れ印加電圧に応答して光学的特性が変調される表示媒体
と、該第１の基板上に複数の列をなして設けられた絵素
電極と、該絵素電極のそれぞれに接続された薄膜トラン
ジスタと、該薄膜トランジスタの各列のゲート電極に接
続されたゲートバス配線と、を備え、隣接する該列が該
絵素電極の繰り返しピッチの２分の１の長さだけ互いに
該列方向にずれ、それぞれの列の該薄膜トランジスタの
ソース電極が、該列の次の列の１膜トランジスタに接続
された該ゲートバス配線に接続され、該第２の基板上に
、該絵素電極に対向する複数の映像信号電極が、該ゲー
トバス配線に交差する方向に設けられており、そのこと
によって上記目的が達成される。

また、本発明のアクティブマトリクス表示装置は、前記
映像信号Ｔｉ極が透明電極であり、該映像信号電極に電
気的に接続された金属膜の補助配線が形成され、該補助
配線が、前記第１の基板上の前記絵素電極及び前記ゲー
トバス配線の間と、該絵素電極及び該映像信号電極の間
と、該薄膜トランジスタと、に重畳されている構成とす
ることもできる。

更に、本発明のアクティブマトリクス表示装置は、前記
薄膜トランジスタのゲート電極及びドレイン電極間の電
圧をＶ　ａｄｌｌ映像信号の最大電圧をｖｌｌ、、８と
すると、 ｖ、ｄ≦ｖ１□８ のときに、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイ
ン電極間が非導通状態であり、 Ｖ、、＞Ｖ、□８ のときに、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイ
ン電極間が導通状態となる構成とすることもできる。

（作用） 本発明のアクティブマトリクス表示装置では、映像信号
を供給するための映像信号電極が、第２の基板である対
向基板上に形成されている。また、各列のＴＰＴのソー
ス電極は次段のゲートバス配線に接続されている。映像
信号が映像信号電極に印加されると、絵素電極にも映像
信号が次段のゲートバス配線からＴＰＴを通じて供給さ
れる。

映像信号電極は、通常、透明電極で形成され、比抵抗が
比較的高くなっているので、映像信号電極の信号入力部
から遠い部分では映像信号に歪を生じ、画像品位が低下
する場合がある。このような場合には、映像信号電極に
電気的に接続された金属膜の補助配線が設けられる。こ
の補助配線により、映像信号の歪が低減される。更に本
発明ではこの補助配線が不透明な金属膜であることを利
用して、この補助配線に箪１０図で述べた遮光膜として
の機能も付与し得る。

本発明の表示装置に於いて、ゲートオフの状態ではＴＰ
Ｔのゲート電極の電位とソース電極の電位とは等しくな
る。このような状態で使用されるＴＰＴには、最大の振
れ幅を有する映像信号電圧がドレイン電極（絵素電極）
に印加されても、ＴＰＴのオフ状態を維持することが要
求される。そのため、ＴＰＴのトランジスタ特性は、従
来のアクティブマトリクス表示装置に用いられるＴＰＴ
のそれよりも高いゲート電圧でオン状態となるようにさ
れている。即ち、映像信号の最大電圧■。。

０よりも高いゲート電圧で、ＴＰＴがオン状態となるよ
うに設定されている。このようなトランジスタ特性を有
するＴＰＴにより、絵素電極に映像信号が蓄積されても
、ＴＰＴのオフ状態を維持スることができる。

（実施例） 本発明を実施例について以下に説明する。

第２Ａ図〜第２Ｄ図に、本実施例の表示装置を構成する
アクティブマトリクス基板の製造工程を示す。第３Ａ図
〜第３Ｄ図は、それぞれ第２Ａ図〜第２Ｄ図のｍ−ｍ線
に沿った断面図である。本実施例のアクティブマトリク
ス表示装置を製造工程に従って説明する。ガラス基板１
０上に、スパッタリング法によりＴａ金属薄膜を形成し
た。このＴａ金属薄膜を、フォトリングラフィ法及びエ
ツチングにより、第２Ａ図に示すゲートバス配線２及び
ゲートバス支線２ａの形状にパターニングした。第３Ａ
図に第２Ａ図の■−■線に沿った断面図を示しである。

ゲートバス支線２ａの先端部が後に形成されるＴＦＴＩ
のゲート電極として機能する。ゲートバス支線２ａの突
起部２１は、後述するように、対向基板上の遮光膜２２
（第４図参照）によっては遮光されない部分を覆うため
に設けられている。

次に、この基板上の全面に、窒化シリコン膜、アモルフ
ァスシリコン膜、ｎ”型アモルファスシリコン膜を順次
プラズマＣＶＤ法により形成した。

この窒化シリコン膜がゲート絶縁膜１２となる。

このアモルファスシリコン膜、及びｎ９型アモルファス
シリコン膜のパターニングを行い、第２Ｂ図に示すよう
にゲートバス支線２ａの先端部に、半導体層１３及びコ
ンタクト層１４を形成した（第３Ｂ図）。次に、ゲート
絶縁膜１２のパターニングを行い、ゲートバス配線２上
のゲート絶縁膜１２の部分に、コンタクトホール２５を
形成した。

次に、この基板上の全面にＴｉ金属薄膜を形成した。こ
の１１金属薄膜のパターニングを行い、第２Ｃ図に示す
形状のソース電極１５及びドレイン電極１６を形成した
。このときコンタクト層１４の中央部もエツチング除去
され、ソース電極１５の下方の部分と、ドレイン電極１
６の下方の部分とに分割される。以上により、ＴＦＴＩ
が完成される。また、ソース電極１５はゲートバス配線
２上のコンタクトホール２５上にも形成されている。従
って、同一ゲートバス配線２のゲートバス支線２ａ上に
形成されたＴＦＴＩの列のソース電極１５は、次のＴＦ
ＴＩの列に接続されたゲートバス配線２に電気的に接続
されることになる。また、第２Ｃ図では図示していない
が、最下段のＴＦＴＩの列の各ソース電極１５は、ゲー
トバス支線を有していない一本の疑似ゲートバス配線に
接続されている。疑似ゲートバス配線にはＴＰＴは接続
されていない。ソース電極１５の突起部２６は、ゲート
バス支線２ａの突起部２１と同様に、対向基板上の遮光
膜２２（第４図参照）によっては遮光されない部分を覆
うために設けられている。

次に、この基板上の全面にＩＴＯ膜を形成し、パターニ
ングを行って第２Ｄ図に示す形状の絵素電極１７を形成
した。この基板上の全面に窒化シリコン膜をプラズマＣ
ＶＤ法によって形成し、パターニングを行ってＴＦＴＩ
上の部分に保護膜１８を形成した。更に、配向膜（図示
せず）を形成し、アクティブマトリクス基板３０が完成
する。

第４図に対向基板３１の平面図を示す。ガラス基板上に
Ｃｒ金属薄膜をスパッタリングにより形成し、第４図の
斜線で示す形状にパターニングを行って遮光膜２２を形
成した。遮光膜２２は後に形成される映像信号電極４の
補助配線としても機能する。遮光膜２２に囲まれた窓状
部２３は、後に貼り合わされるアクティブマトリクス基
板３０上の絵素電極１７に対応している。また、窓状部
２３の大きさは絵素電極１７よりも小さく設定されてお
り、アクティブマトリクス基板３０と貼り合わせた際に
、絵素電極１７の周縁部を覆うように設定されている。

−点鎖線で示した間隙領域２４は、アクティブマトリク
ス基板３１上に於ける、絵素電極１７とゲートバス配線
２との間隙、絵素電極１７とゲートバス支線２ａとの間
隙、及び絵素電極１７とソース電極１５との間隙を合わ
せた領域を示している。遮光膜２２の間の隙間２７は、
アクティブマトリクス基板３０と貼り合わせた際には、
ゲートバス配線２、ゲートバス支線２ａ。

突起部２１、及び突起部２６と重なる。従って、遮光膜
２２の間からの漏れ光は完全に防止されている。

次に、この基板上の全面にＩＴＯ膜をスパッタリングに
より形成した。このＩＴＯ膜を遮光膜２２及び窓状部２
３を合わせた帯状の形状にパターニングし、映像信号電
極４を形成した。従って、対向基板３１上で映像信号電
極４が形成されない部分は、隙間２７の部分のみである
。また、映像信号電極４には前述の遮光膜２２が電気的
に接続されている。従って、映像信号電極４の比較的大
きな比抵抗は、比抵抗の小さい遮光膜２２が存在するた
め、問題とはならない。更に、カラー表示装置の場合に
は、窓状部２３にカラーフィルタが形成される。この基
板上の全面に配向膜（図示せず）が形成され、対向基板
３１が完成する。

以上のようにして作製されたアクティブマトリクス基板
３０及び対向基板３１は、前述の従来例と同様に貼り合
わされ、アクティブマトリクス表示装置が完成される。

第５図に示すように、アクティブマトリクス基板３０の
長辺と、対句基板３１の長辺とが交差するように、これ
らの基板３０及び３１を貼り合わせた。これにより、ア
クティブマトリクス基板３０上のゲートバス配線端子３
と、対向基板３１上の映像信号電極端子５とは重ならな
い。

本実施例のアクティブマトリクス表示装置では、アクテ
ィブマトリクス基板３０上には映像信号を供給するバス
配線が存在しないので、走査信号を供給するゲートバス
配線２との間の短絡は生じない。また、バス配線の交差
部が存在しないため、バス配線の断線の発生も低減され
ている。また、映像信号を供給するバス配線による絵素
電極１７の面積の減少がないので、明るい表示画面が得
られる。

本実施例のアクティブマトリクス表示装置の等価回路を
第１図に示す。ＴＦＴＩのドレイン電極１６と、映像信
号電極４との間にコンデンサ６が形成され、誘電体とし
て液晶及び配向膜が挟まれている。

このアクティブマトリクス表示装置の駆動方法について
述べる。ゲートバス配線端子３に走査パルス信号７を順
次入力する。この走査パルス信号が印加されたゲートバ
ス配線２に接続されているＴＦＴ　ｌの列は、オン状態
となる。この走査パルス信号に同期して、画像信号８を
映像信号電極端子５に入力する。このとき、絵素電極１
７にも画像信号８に対応する信号が、オン状態のＴＦＴ
　１の列の次の列のＴＦＴＩに接続されているゲートバ
ス配線２から供給される。このようにしてコンデンサ６
に入力された映像信号は、次の走査パルス信号が印加さ
れるまでの一周期の間保持される。

この映像信号により、映像信号電極４及び絵素電極１７
の間の液晶の配向が変換され、表示が行われる。

上述のような駆動を行うと、ＴＦＴ　１がオフ状態のと
きに、ゲート電極の電位とソース電極の電位とは等しく
なっている。ドレイン電極の電位は絵素電極１７の電位
に等しい。このような状態で使用されるＴＦＴ　１には
、最大の振れ幅を有する映像信号電圧が絵素電極１７に
印加されても、ＴＰＴＩのオフ状態を維持することが要
求される。

このような要求を満たすＴＦＴＩのトランジスタ特性を
第６図に示す。第６図の実線の曲線は、ＴＰＴのゲート
電極とソース電極の間をシコートしたときの、ＴＰＴの
ゲート電極及びドレイン電極間の電圧（縦軸）と、ソー
ス電極及びドレイン電極間の電流（横軸）との関係を示
す図である。このような特性は、ゲート絶縁膜の膜圧を
大きくすることにより得られる。比較のために、従来の
ＴＰＴのトランジスタ特性を第６図の破線で示す。

前述のような駆動を行うと、第６図に示すように、ドレ
イン電極の電位（即ち、絵素電極１７の電位）が映像信
号の最大振れ幅の範囲内で変動する。このドレイン電極
電位の変動に対して、本実施例のＴＰＴはオフ状態を維
持している。そして、本実施例の表示装置に於いては、
ゲートオンの走査パルス信号電圧ｖ、、Ｏ″を映像信号
の最大値よりも大きく設定しであるので、ゲートオンの
走査パルス信号がＴＰＴのゲート電極に印加されたとき
のみ、ＴＦＴ　１をオン状態とすることができる。

（発明の効果） 本発明のアクティブマトリクス表示装置では、走査信号
を供給するゲートバス配線と、映像信号を供給するバス
配線とが交差していないので、製造工程に於ける表示装
置の歩留りが向上し、表示装置のコスト低減が達成され
る。また、映像信号を供給するバス配線による開口率の
低下も生じないので、明るい表示画面を有する表示装置
が供給され得る。

４、　　　の　　な９日 第１図は本発明のアクティブマトリクス表示装置の１実
施例の等価回路図、第２Ａ図〜第２Ｄ図は第１図の表示
装置を構成するアクティブマトリクス基板の平面図、第
３Ａ図〜第３Ｄ図は、それぞれ第２Ａ図〜箪２Ｄ図のｍ
−１ｔ線に沿った断面図、第４図は第１図のアクティブ
マトリクス表示装置を構成する対向基板の平面図、第５
図は第２Ｄ図のアクティブマトリクス基板と第４図の対
向基板との貼り合わせの様子を示す図、第６図は第１図
の表示装置に用いられるＴＰＴのトランジスタ特性を示
す図、第７図は従来のアクティブマトリクス表示装置の
断面図、第８．図は第７図の表示装置の等価回路図、第
９図は従来の表示装置に用いられるアクティブマトリク
ス基板の平面図、第１０図は従来の表示装置に用いられ
る対向基板の平面図である。

ｌ・・・ＴＦＴ、２・・・ゲートバス配線、２ａ・・・
ゲートバス支線、４・・・映像信号電極、７・・・走査
パルス信号、８・・・映像信号、ｌＯ・・・ガラス基板
、１４・・・コンタクト層、１５・・・ソース電極、１
６・・・ドレイン電極、１７・・・絵素電極、２１．２
６・・・突起部、２２・・・遮光膜、２３・・・窓状部
、２４・・・間隙領域、２５・・・コンタクトホール、
２７・・・隙間、３０・・・アクティブマトリクス基板
、３１・・・対向基板。

以上 第２Ａ区 第２Ｂ区 第２Ｃ区 第２Ｄ区 ０ 第３Ｂ因 ２ａ 閉３Ｃ図 柴５図 １ 粥７区 第９区 躬１０囚 手続補正書（自発） 平成３年２月ＩＳ日 平成２年特許願第２４９０２号 ２゜ 発明の名称 アクティブマトリクス表示装置 名称 （５０４）シャープ株式会社 ４゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１及び第２の絶縁性基板と、該第１及び該第２の
   基板間に封入され印加電圧に応答して光学的特性が変調
   される表示媒体と、該第１の基板上に複数の列をなして
   設けられた絵素電極と、該絵素電極のそれぞれに接続さ
   れた薄膜トランジスタと、該薄膜トランジスタの各列の
   ゲート電極に接続されたゲートバス配線と、を備え、 隣接する該列が該絵素電極の繰り返しピッチの２分の１
   の長さだけ互いに該列方向にずれ、それぞれの列の該薄
   膜トランジスタのソース電極が、該列の次の列の薄膜ト
   ランジスタに接続された該ゲートバス配線に接続され、
   該第２の基板上に、該絵素電極に対向する複数の映像信
   号電極が、該ゲートバス配線に交差する方向に設けられ
   ているアクティブマトリクス表示装置。 ２、前記映像信号電極が透明電極であり、該映像信号電
   極に電気的に接続された金属膜の補助配線が形成され、
   該補助配線が、前記第１の基板上の前記絵素電極及び前
   記ゲートバス配線の間と、該絵素電極及び該映像信号電
   極の間と、該薄膜トランジスタと、に重畳されている、
   請求項１に記載のアクティブマトリクス表示装置。 ３、前記薄膜トランジスタのゲート電極及びドレイン電
   極間の電圧をＶ＿ｇ＿ｄ、映像信号の最大電圧をＶ＿Ｄ
   ＿ｍ＿ａ＿ｘとすると、 Ｖ＿ｇ＿ｄ≦Ｖ＿Ｄ＿ｍ＿ａ＿ｘ のときに、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイ
   ン電極間が非導通状態であり、 Ｖ＿ｇ＿ｄ＞Ｖ＿Ｄ＿ｍ＿ａ＿ｘ のときに、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイ
   ン電極間が導通状態である、請求項１又は２に記載のア
   クティブマトリクス表示装置。