液晶表示装置
【課題】層数およびフォト工程を減らしたIPS方式の液晶表示装置において、TFTの光電流によるOFF電流の増加を防止する。
【解決手段】ドレイン線104、TFTを構成するドレイン電極104、ソース電極105は、金属と半導体層103の積層構造となっている。ドレイン線104とドレイン電極104とは下層に形成された半導体層103とともに分断されており、この部分を画素電極106と同じ材料であるITOによって形成されたブロック導電膜107によって接続する。バックライトからの光によって発生した光電流は、ブロック導電膜107によって遮断され、TFTに光電流が流入することは無い。したがって、TFTのOFF電流を増大させることなく、フォト数の低減を行うことが出来る。
【解決手段】ドレイン線104、TFTを構成するドレイン電極104、ソース電極105は、金属と半導体層103の積層構造となっている。ドレイン線104とドレイン電極104とは下層に形成された半導体層103とともに分断されており、この部分を画素電極106と同じ材料であるITOによって形成されたブロック導電膜107によって接続する。バックライトからの光によって発生した光電流は、ブロック導電膜107によって遮断され、TFTに光電流が流入することは無い。したがって、TFTのOFF電流を増大させることなく、フォト数の低減を行うことが出来る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は表示装置に係り、特にバックライトからの光電流による薄膜トランジスタのリーク電流を防止した、横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やDSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。
【0004】
IPS方式(以下IPS)も種々存在するが、例えば、コモン電極あるいは画素電極を平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極あるいはコモン電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。
【0005】
以上のような方式のIPSは、従来は、まず、TFTを形成し、TFTをパッシベーション膜で覆い、その上に、上記コモン電極あるは画素電極を形成し、絶縁膜を介して、画素電極あるいはコモン電極等を形成している。しかし、製造コスト低減の要求から、TFT基板における導電膜、絶縁膜等の層数を低減することが行われている。層数を低減した他のIPS方式の例として、「特許文献1」には、ゲート電極と同じ層にコモン電極を形成し、ゲート絶縁膜および、保護絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を形成する構成が記載されている。
【0006】
一方、IPSに限らないが、液晶表示パネルのTFT基板を形成するために、従来は5フォト必要であったが、これを4フォトによって形成することを可能とするTFT基板の構成が例えば、「特許文献2」あるいは、「特許文献3」に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−168878号公報
【特許文献2】特開2006−548917号公報
【特許文献3】特開2002−57343号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
図8は本発明が対象とするIPSのTFT基板100の平面図であり、図9は図8のB−B断面に対応する液晶表示パネルの断面図である。図8は図を複雑にしないために、TFT基板100のみで、かつ、画素電極106よりも下側の層のみ記載しており、TFT基板100の櫛歯状に形成されたコモン電極109、対向基板200の構成等は省略されている。
【0009】
図8において、ドレイン線104およびゲート線101で囲まれた領域に矩形状に形成された画素電極106が存在している。ゲート線101の上にTFTが形成されている。TFTのドレイン電極104は分岐したドレイン線104が兼用し、チャンネル部1031を挟んでソース電極105が形成されている。ソース電極105とオーバーラップして画素電極106が形成されている。図8において、フォト数を低減するために、ドレイン線104あるいはソース電極105の下にはすべて半導体層103であるa−Siが存在している。但し、TFT部分だけは、金属層が除去され、a−Siのみが露出している。
【0010】
図9は、図8のB−B断面に相当する液晶表示パネルの断面図である。図9において、TFT基板100の上にゲート電極101が形成され、ゲート電極101を覆ってゲート絶縁膜102が形成されている。ゲート絶縁膜102の上に、半導体層103を介して、ドレイン電極104およびソース電極105が形成されている。ドレイン電極104とソース電極105はチャンネル部1031を挟んで対向している。
【0011】
ドレイン電極104あるいはソース電極105は、例えばMoCrによって形成されている。ドレイン電極104およびソース電極105の下には全て半導体層103が存在している。ただし、MoCrはTFTのチャンネル部1031においては除去されている。このような構成とすることによって、フォトの回数を減らすことが出来る。すなわち、半導体層103のパターニングとドレイン電極104(あるいはドレイン線104)およびソース電極105のパターニングを同時に行うことが出来る。
【0012】
なお、TFTのチャンネル部1031からは、MoCrは除去されているが、この構成は、図11に示すようなハーフトーン露光に技術を用いることによって1回のフォトリソグラフィプロセスによって形成することが出来る。
【0013】
図11(a)において、ゲート絶縁膜102の上に半導体層103、ドレイン電極104が積層されている。図11(a)は、この上にレジスト400を形成し、ハーフトーン露光を行って現像をした状態を示すものである。ハーフトーン露光は、場所によって露光の強さを変化させることによって、レジスト400の膜厚を変化させるものである。
【0014】
図11(b)はエッチングによってレジスト400が無い部分の半導体層103とドレイン電極104を除去した状態を示す。その後、図11(c)に示すように、レジスト400の薄い部分が完全に除去できるように、プラズマアッシャー等によってレジスト400を削り取って薄くする。その後、図11(d)に示すように、MoCrのみエッチングする液によってエッチングする。その後、レジスト400を除去すると図11(e)の構成を得ることが出来る。すなわち、図11の膜構成は、同一のフォトマスクを用いて形成することが出来る。
【0015】
図9に戻り、ソース電極105とコンタクトしてITO(Indium Tin Oxide)による画素電極106が形成されている。画素電極106、ドレイン電極104、ソース電極105等を覆って、SiN等によるパッシベーション膜108が形成されている。このパッシベーション膜108の上には、コモン電極109がITOによって形成されている。
【0016】
コモン電極109は表示領域全面に形成されるが、画素電極106の上方においてはスリット1091が形成されている。画素電極106に信号電圧が印加されると、コモン電極109と画素電極106の間に、スリット1091を通る電気力線が発生し、これにしたがって液晶分子が回転し、液晶層300を透過する光の量を制御する。
【0017】
図9において、液晶層300を介して、対向基板200が配置されている。対向基板200には、画素部においては、カラーフィルタ201が形成され、その他の部分には、遮光膜としてのブラックマトリクス202が形成されている。そして、カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。また、対向基板200の外側にはITOによって外部導電膜210が形成されている。液晶表示パネル内部の電位を安定化するためである。
【0018】
このように、図9に示す構成は、ドレイン線104(ドレイン電極104)およびソース電極105と、半導体層103を同時にパターニングできるので、製造コストの面で有利である。しかし、半導体層103とドレイン電極104とが積層されていることによって、図10に示すような、光電流の問題が生ずる。図10は図9におけるTFTおよびドレイン電極104部を拡大して示す断面図である。
【0019】
図10において、TFT基板100の背後からバックライトが照射されている。図10において、ゲート電極101が存在しない部分において、半導体層103にバックライトが照射されると電子あるいはホールが発生する。このうち、電子は上層のドレイン電極104に吸い寄せられるが、ホール10に対しては障壁が存在している。したがって、ホール10は図10の矢印で示すように、半導体層103内を拡散してTFTのチャンネル部1031に達する。したがって、このホール10が図10の点線で示す矢印のようにチャンネル部1031を移動して、TFTのリーク電流となり、TFTのOFF電流を増加させる。
【0020】
本発明の課題は、半導体層103とドレイン電極104(ドレイン線104)あるいはソース電極105を1回でパターニングして、製造コストを低減した場合に生ずる、光電流によるTFTの性能劣化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【0022】
(1)TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、前記ドレイン電極および下層の前記半導体層と前記ドレイン線は分断されており、前記ドレイン電極と前記ドレイン線とは前記画素電極と同じ材料によって形成されたブロック導電膜によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【0023】
(2)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成された構成において、ドレイン電極は、TFT基板の裏側から見た場合、ゲート電極によって完全に覆われている液晶表示装置。
【0024】
(3)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が積層された構成において、ドレイン電極および下層の前記半導体層とドレイン線および下層の前記半導体層は分断されており、ドレイン電極とドレイン線とは画素電極と同じ材料によって接続されており、ドレイン電極は、TFT基板の裏側から見た場合、ゲート電極によって完全に覆われている液晶表示装置。すなわち、(1)と(2)の構成を組み合わせた構成である。
【0025】
(4)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成された構成において、ドレイン電極、ソース電極、半導体層、ドレイン線は同一のフォトマスクを用いて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、ドレイン線、ドレイン電極、ソース電極およびTFTのチャンネル部を同一のフォト工程によって形成することが出来ると同時に、光電流によってTFTのOFF電流が増大することを防止することが出来る。したがって、製造コストの低い液晶表示装置を、TFT性能の低下を伴うことなく実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明における液晶表示パネルのTFT基板の平面図である。
【図2】本発明におけるTFT基板の断面図である。
【図3】本発明の作用を説明する断面図である。
【図4】本発明の第1の変形例を示す平面図である。
【図5】本発明の第2の変形例を示す平面図である。
【図6】本発明の第3の変形例を示す平面図である。
【図7】本発明の第4の変形例を示す平面図である。
【図8】比較例における液晶表示パネルのTFT基板の平面図である。
【図9】比較例におけるTFT基板の断面図である。
【図10】従来例の問題点を示す断面図である。
【図11】ハーフトーン露光のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下に本発明の内容を実施例によって詳細に説明する。
【実施例1】
【0029】
図1は本発明によるIPSのTFT基板100の平面図であり、図2は図1のA−A断面に対応する液晶表示パネルの断面図である。図1は図を複雑にしないために、TFT基板100のみで、かつ、画素電極106よりも下側の層のみ記載しており、TFT基板100の櫛歯状に形成されたコモン電極109、対向基板200の構成等は省略されている。
【0030】
図1は図8に対応する構成であり、図1の構成において、図8と同じ部分は説明を省略する。図1において、図8と異なる構成のひとつは、ドレイン電極104の構成である。図1において、ドレイン線104とドレイン電極104とは分離している。図1において、ドレイン線104は縦方向に直線的に延在している。ドレイン線104と所定の間隔を経てドレイン電極104が横方向に延在している。ドレイン線104とドレイン電極104とはITOによって形成されたブロック導電膜107によって接続されている。ブロック導電膜107はITOによって形成される画素電極106と同時に形成されるので、工程が追加になることは無い。
【0031】
図2は、図1のA−A断面図である。図2は図9に対応する構成であり、図9と重複する部分は説明を省略する。図2においても、ドレイン線104、ドレイン電極104、ソース電極105等と半導体層103はTFTのチャンネル部1031を除いて、全領域において重複して形成されている。図2が図9と異なる点は、ドレイン線104とドレイン電極104が分断され、この間をITOによって形成されているブロック導電膜107によって接続している点である。なお、ドレイン線104とドレイン電極104が分断されている部分では、下層の半導体層103も同時に分断されている。図2に示すように、ブロック導電膜107は、やはりITOによって形成される画素電極106と同じプロセスで同時に形成される。
【0032】
図3は本発明の作用を説明する断面図であり、図2における、TFTおよびドレイン電極104部を拡大して示す断面図である。図3において、TFT基板100の背後からバックライトが照射されている。図3において、ゲート電極101が形成されている部分はバックライトから遮光されている。図3において、ゲート電極101が存在しない部分において、半導体層103にバックライトが照射されると電子あるいはホールが発生する。このうち、電子は上層のドレイン電極104に吸い寄せられるが、ホールは障壁が存在するので、半導体層103内を矢印のように拡散してTFT側に向かうことは図10と同様である。
【0033】
しかし、本発明においては、ドレイン線104は連続してドレイン電極104になるのではなく、ドレイン線104とドレイン電極104は、下層の半導体層103とともに分断され、ドレイン線104とドレイン電極104とはITOによって形成されたブロック導電膜107によって電気的に接続されている。ITOは、キャリアは電子であり、金属と同様な挙動を示す。したがって、半導体とITOの間には、半導体層103とドレイン電極104との間に形成されるのと同様な、ホールに対する障壁が発生する。
【0034】
つまり、半導体層103において、光によって発生し、ブロック導電膜107方向に拡散して来たホールは、ブロック導電膜107と半導体層103との間の障壁によってブロックされ、TFTのチャンネル部1031に到達しない。したがって、ドレイン電極104あるいはドレイン線104の下層の半導体層103に発生した光電流は、TFTのチャンネル部1031に到達しないので、TFTのリーク電流が増大することは無い。
【0035】
図1が図8と異なる他の点は、TFT基板の背面から見て、ソース電極105は全てゲート電極101によって覆われている点である。ソース電極105も半導体層103と積層されているので、ソース電極105の背面からバックライトが照射されると光電流が発生し、ドレイン電極104の部分で説明したのと同様な現象が発生し、ホール10がチャンネル部1031に到達してTFTの性能を劣化させる。すなわち、図8に示す構成では、ソース電極105の下側の半導体層103から光電流が発生し、これがTFTに流れ込むという現象を生ずる。
【0036】
これに対して、本発明である図1では、ソース電極105は、TFT基板100の背後から見て、全て、ゲート電極101によって覆われている。ゲート電極101は遮光膜になるので、バックライトによって光電流が生ずることは無い。したがって、本発明によれば、ソース電極105側からのTFTへの光電流も防止することが出来、TFTの性能劣化を防止することが出来る。
【0037】
図4は本発明の第1の変形例である。図4が図1と異なる点は、ソース電極105とドレイン電極104との対向面積が大きくなっている点である。したがって、図4の構成によれば、TFTのON電流を大きくすることが出来る。一方、ドレイン電極104とドレイン線104とは下層の半導体層103とともに分断され、この部分をITOによるブロック導電膜107で接続していることは図1と同様である。また、TFT基板100の背面から見て、ソース電極105と半導体層103が積層されている部分は全てゲート電極101によって覆われているので、ソース電極105における光電流の発生は無い。したがって、図4においても、図1と同様な効果を得ることが出来る。
【0038】
図5は、本発明の第2の変形例である。図5が図1と異なる点は、ドレイン線104の一部が、下層の半導体層103とともに分断されて、この部分がブロック導電膜107によって接続されている点である。この構成によれば、TFTをドレイン線104近くに形成すことが出来るので、画素の透過率を増大させることが出来る。この構成においても、ドレイン線104に発生した光電流は、ブロック導電膜107においてブロックされる。また、TFT基板100背面から見て、ソース電極105はゲート電極101によって完全に覆われているので、ソース電極105において光電流が発生することは無い。一方、図5の構成においては、ドレイン線104の1部がITOとなるので、ドレイン線104の抵抗が大きくなる点に注意が必要である。
【0039】
図6は、本発明の第3の変形例である。図6は図4と類似の構成であるが、図4に比べて、ドレイン電極104およびソース電極105の大きさを小さくすることが出来る。これによって、図2の場合よりも、画素の透過率を向上させることが出来る。
【0040】
図7は本発明の第4の変形例である。図7の構成は、図5の構成に類似の構成であるが、TFTをよりドレイン線104に近づけることが出来る。したがって、画素の透過率を図5の場合よりもさらに向上させることが出来る。
【0041】
以上説明したように、本発明によれば、TFTが光電流によって性能が劣化することを防止することが出来るとともに、半導体層103とドレイン線104あるいはドレイン電極104およびソース電極105のパターニングを1回のフォトリソグラフィ工程によって行うことが出来るので、液晶表示装置の製造コストを低減することが出来る。
【符号の説明】
【0042】
10…ホール、 100…TFT基板、 101…ゲート電極、ゲート電極、 102…ゲート絶縁膜、 103…半導体層、 104…ドレイン電極、ドレイン線、 105…ソース電極、 106…画素電極、 107…ブロック導電膜、 108…パッシベーション膜、 109…コモン電極、 200…対向基板、 201…カラーフィルタ、 202…ブラックマトリクス、 203…オーバーコート膜、210…外部導電膜、 300…液晶層、 400…レジスト、 1031…チャンネル部、 1091…スリット。
【技術分野】
【0001】
本発明は表示装置に係り、特にバックライトからの光電流による薄膜トランジスタのリーク電流を防止した、横電界方式の液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
液晶表示装置に使用される液晶表示パネルは、画素電極および薄膜トランジスタ(TFT)等を有する画素がマトリクス状に形成されたTFT基板と、TFT基板に対向して、TFT基板の画素電極と対応する場所にカラーフィルタ等が形成された対向基板が配置され、TFT基板と対向基板の間に液晶が挟持されている。そして液晶分子による光の透過率を画素毎に制御することによって画像を形成している。
【0003】
液晶表示装置はフラットで軽量であることから、色々な分野で用途が広がっている。携帯電話やDSC(Digital Still Camera)等には、小型の液晶表示装置が広く使用されている。液晶表示装置では視野角特性が問題である。視野角特性は、画面を正面から見た場合と、斜め方向から見た場合に、輝度が変化したり、色度が変化したりする現象である。視野角特性は、液晶分子を水平方向の電界によって動作させるIPS(In Plane Switching)方式が優れた特性を有している。
【0004】
IPS方式(以下IPS)も種々存在するが、例えば、コモン電極あるいは画素電極を平面ベタで形成し、その上に、絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極あるいはコモン電極を配置し、画素電極とコモン電極の間に発生する電界によって液晶分子を回転させる方式が透過率を大きくすることが出来るので、現在主流となっている。
【0005】
以上のような方式のIPSは、従来は、まず、TFTを形成し、TFTをパッシベーション膜で覆い、その上に、上記コモン電極あるは画素電極を形成し、絶縁膜を介して、画素電極あるいはコモン電極等を形成している。しかし、製造コスト低減の要求から、TFT基板における導電膜、絶縁膜等の層数を低減することが行われている。層数を低減した他のIPS方式の例として、「特許文献1」には、ゲート電極と同じ層にコモン電極を形成し、ゲート絶縁膜および、保護絶縁膜を挟んで櫛歯状の画素電極を形成する構成が記載されている。
【0006】
一方、IPSに限らないが、液晶表示パネルのTFT基板を形成するために、従来は5フォト必要であったが、これを4フォトによって形成することを可能とするTFT基板の構成が例えば、「特許文献2」あるいは、「特許文献3」に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2009−168878号公報
【特許文献2】特開2006−548917号公報
【特許文献3】特開2002−57343号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
図8は本発明が対象とするIPSのTFT基板100の平面図であり、図9は図8のB−B断面に対応する液晶表示パネルの断面図である。図8は図を複雑にしないために、TFT基板100のみで、かつ、画素電極106よりも下側の層のみ記載しており、TFT基板100の櫛歯状に形成されたコモン電極109、対向基板200の構成等は省略されている。
【0009】
図8において、ドレイン線104およびゲート線101で囲まれた領域に矩形状に形成された画素電極106が存在している。ゲート線101の上にTFTが形成されている。TFTのドレイン電極104は分岐したドレイン線104が兼用し、チャンネル部1031を挟んでソース電極105が形成されている。ソース電極105とオーバーラップして画素電極106が形成されている。図8において、フォト数を低減するために、ドレイン線104あるいはソース電極105の下にはすべて半導体層103であるa−Siが存在している。但し、TFT部分だけは、金属層が除去され、a−Siのみが露出している。
【0010】
図9は、図8のB−B断面に相当する液晶表示パネルの断面図である。図9において、TFT基板100の上にゲート電極101が形成され、ゲート電極101を覆ってゲート絶縁膜102が形成されている。ゲート絶縁膜102の上に、半導体層103を介して、ドレイン電極104およびソース電極105が形成されている。ドレイン電極104とソース電極105はチャンネル部1031を挟んで対向している。
【0011】
ドレイン電極104あるいはソース電極105は、例えばMoCrによって形成されている。ドレイン電極104およびソース電極105の下には全て半導体層103が存在している。ただし、MoCrはTFTのチャンネル部1031においては除去されている。このような構成とすることによって、フォトの回数を減らすことが出来る。すなわち、半導体層103のパターニングとドレイン電極104(あるいはドレイン線104)およびソース電極105のパターニングを同時に行うことが出来る。
【0012】
なお、TFTのチャンネル部1031からは、MoCrは除去されているが、この構成は、図11に示すようなハーフトーン露光に技術を用いることによって1回のフォトリソグラフィプロセスによって形成することが出来る。
【0013】
図11(a)において、ゲート絶縁膜102の上に半導体層103、ドレイン電極104が積層されている。図11(a)は、この上にレジスト400を形成し、ハーフトーン露光を行って現像をした状態を示すものである。ハーフトーン露光は、場所によって露光の強さを変化させることによって、レジスト400の膜厚を変化させるものである。
【0014】
図11(b)はエッチングによってレジスト400が無い部分の半導体層103とドレイン電極104を除去した状態を示す。その後、図11(c)に示すように、レジスト400の薄い部分が完全に除去できるように、プラズマアッシャー等によってレジスト400を削り取って薄くする。その後、図11(d)に示すように、MoCrのみエッチングする液によってエッチングする。その後、レジスト400を除去すると図11(e)の構成を得ることが出来る。すなわち、図11の膜構成は、同一のフォトマスクを用いて形成することが出来る。
【0015】
図9に戻り、ソース電極105とコンタクトしてITO(Indium Tin Oxide)による画素電極106が形成されている。画素電極106、ドレイン電極104、ソース電極105等を覆って、SiN等によるパッシベーション膜108が形成されている。このパッシベーション膜108の上には、コモン電極109がITOによって形成されている。
【0016】
コモン電極109は表示領域全面に形成されるが、画素電極106の上方においてはスリット1091が形成されている。画素電極106に信号電圧が印加されると、コモン電極109と画素電極106の間に、スリット1091を通る電気力線が発生し、これにしたがって液晶分子が回転し、液晶層300を透過する光の量を制御する。
【0017】
図9において、液晶層300を介して、対向基板200が配置されている。対向基板200には、画素部においては、カラーフィルタ201が形成され、その他の部分には、遮光膜としてのブラックマトリクス202が形成されている。そして、カラーフィルタ201およびブラックマトリクス202を覆ってオーバーコート膜203が形成されている。また、対向基板200の外側にはITOによって外部導電膜210が形成されている。液晶表示パネル内部の電位を安定化するためである。
【0018】
このように、図9に示す構成は、ドレイン線104(ドレイン電極104)およびソース電極105と、半導体層103を同時にパターニングできるので、製造コストの面で有利である。しかし、半導体層103とドレイン電極104とが積層されていることによって、図10に示すような、光電流の問題が生ずる。図10は図9におけるTFTおよびドレイン電極104部を拡大して示す断面図である。
【0019】
図10において、TFT基板100の背後からバックライトが照射されている。図10において、ゲート電極101が存在しない部分において、半導体層103にバックライトが照射されると電子あるいはホールが発生する。このうち、電子は上層のドレイン電極104に吸い寄せられるが、ホール10に対しては障壁が存在している。したがって、ホール10は図10の矢印で示すように、半導体層103内を拡散してTFTのチャンネル部1031に達する。したがって、このホール10が図10の点線で示す矢印のようにチャンネル部1031を移動して、TFTのリーク電流となり、TFTのOFF電流を増加させる。
【0020】
本発明の課題は、半導体層103とドレイン電極104(ドレイン線104)あるいはソース電極105を1回でパターニングして、製造コストを低減した場合に生ずる、光電流によるTFTの性能劣化を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【0021】
本発明は上記問題を克服するものであり、具体的な手段は次のとおりである。
【0022】
(1)TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、前記ドレイン電極および下層の前記半導体層と前記ドレイン線は分断されており、前記ドレイン電極と前記ドレイン線とは前記画素電極と同じ材料によって形成されたブロック導電膜によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【0023】
(2)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成された構成において、ドレイン電極は、TFT基板の裏側から見た場合、ゲート電極によって完全に覆われている液晶表示装置。
【0024】
(3)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が積層された構成において、ドレイン電極および下層の前記半導体層とドレイン線および下層の前記半導体層は分断されており、ドレイン電極とドレイン線とは画素電極と同じ材料によって接続されており、ドレイン電極は、TFT基板の裏側から見た場合、ゲート電極によって完全に覆われている液晶表示装置。すなわち、(1)と(2)の構成を組み合わせた構成である。
【0025】
(4)半導体層の上に、TFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成された構成において、ドレイン電極、ソース電極、半導体層、ドレイン線は同一のフォトマスクを用いて形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【0026】
本発明によれば、ドレイン線、ドレイン電極、ソース電極およびTFTのチャンネル部を同一のフォト工程によって形成することが出来ると同時に、光電流によってTFTのOFF電流が増大することを防止することが出来る。したがって、製造コストの低い液晶表示装置を、TFT性能の低下を伴うことなく実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明における液晶表示パネルのTFT基板の平面図である。
【図2】本発明におけるTFT基板の断面図である。
【図3】本発明の作用を説明する断面図である。
【図4】本発明の第1の変形例を示す平面図である。
【図5】本発明の第2の変形例を示す平面図である。
【図6】本発明の第3の変形例を示す平面図である。
【図7】本発明の第4の変形例を示す平面図である。
【図8】比較例における液晶表示パネルのTFT基板の平面図である。
【図9】比較例におけるTFT基板の断面図である。
【図10】従来例の問題点を示す断面図である。
【図11】ハーフトーン露光のプロセス図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
以下に本発明の内容を実施例によって詳細に説明する。
【実施例1】
【0029】
図1は本発明によるIPSのTFT基板100の平面図であり、図2は図1のA−A断面に対応する液晶表示パネルの断面図である。図1は図を複雑にしないために、TFT基板100のみで、かつ、画素電極106よりも下側の層のみ記載しており、TFT基板100の櫛歯状に形成されたコモン電極109、対向基板200の構成等は省略されている。
【0030】
図1は図8に対応する構成であり、図1の構成において、図8と同じ部分は説明を省略する。図1において、図8と異なる構成のひとつは、ドレイン電極104の構成である。図1において、ドレイン線104とドレイン電極104とは分離している。図1において、ドレイン線104は縦方向に直線的に延在している。ドレイン線104と所定の間隔を経てドレイン電極104が横方向に延在している。ドレイン線104とドレイン電極104とはITOによって形成されたブロック導電膜107によって接続されている。ブロック導電膜107はITOによって形成される画素電極106と同時に形成されるので、工程が追加になることは無い。
【0031】
図2は、図1のA−A断面図である。図2は図9に対応する構成であり、図9と重複する部分は説明を省略する。図2においても、ドレイン線104、ドレイン電極104、ソース電極105等と半導体層103はTFTのチャンネル部1031を除いて、全領域において重複して形成されている。図2が図9と異なる点は、ドレイン線104とドレイン電極104が分断され、この間をITOによって形成されているブロック導電膜107によって接続している点である。なお、ドレイン線104とドレイン電極104が分断されている部分では、下層の半導体層103も同時に分断されている。図2に示すように、ブロック導電膜107は、やはりITOによって形成される画素電極106と同じプロセスで同時に形成される。
【0032】
図3は本発明の作用を説明する断面図であり、図2における、TFTおよびドレイン電極104部を拡大して示す断面図である。図3において、TFT基板100の背後からバックライトが照射されている。図3において、ゲート電極101が形成されている部分はバックライトから遮光されている。図3において、ゲート電極101が存在しない部分において、半導体層103にバックライトが照射されると電子あるいはホールが発生する。このうち、電子は上層のドレイン電極104に吸い寄せられるが、ホールは障壁が存在するので、半導体層103内を矢印のように拡散してTFT側に向かうことは図10と同様である。
【0033】
しかし、本発明においては、ドレイン線104は連続してドレイン電極104になるのではなく、ドレイン線104とドレイン電極104は、下層の半導体層103とともに分断され、ドレイン線104とドレイン電極104とはITOによって形成されたブロック導電膜107によって電気的に接続されている。ITOは、キャリアは電子であり、金属と同様な挙動を示す。したがって、半導体とITOの間には、半導体層103とドレイン電極104との間に形成されるのと同様な、ホールに対する障壁が発生する。
【0034】
つまり、半導体層103において、光によって発生し、ブロック導電膜107方向に拡散して来たホールは、ブロック導電膜107と半導体層103との間の障壁によってブロックされ、TFTのチャンネル部1031に到達しない。したがって、ドレイン電極104あるいはドレイン線104の下層の半導体層103に発生した光電流は、TFTのチャンネル部1031に到達しないので、TFTのリーク電流が増大することは無い。
【0035】
図1が図8と異なる他の点は、TFT基板の背面から見て、ソース電極105は全てゲート電極101によって覆われている点である。ソース電極105も半導体層103と積層されているので、ソース電極105の背面からバックライトが照射されると光電流が発生し、ドレイン電極104の部分で説明したのと同様な現象が発生し、ホール10がチャンネル部1031に到達してTFTの性能を劣化させる。すなわち、図8に示す構成では、ソース電極105の下側の半導体層103から光電流が発生し、これがTFTに流れ込むという現象を生ずる。
【0036】
これに対して、本発明である図1では、ソース電極105は、TFT基板100の背後から見て、全て、ゲート電極101によって覆われている。ゲート電極101は遮光膜になるので、バックライトによって光電流が生ずることは無い。したがって、本発明によれば、ソース電極105側からのTFTへの光電流も防止することが出来、TFTの性能劣化を防止することが出来る。
【0037】
図4は本発明の第1の変形例である。図4が図1と異なる点は、ソース電極105とドレイン電極104との対向面積が大きくなっている点である。したがって、図4の構成によれば、TFTのON電流を大きくすることが出来る。一方、ドレイン電極104とドレイン線104とは下層の半導体層103とともに分断され、この部分をITOによるブロック導電膜107で接続していることは図1と同様である。また、TFT基板100の背面から見て、ソース電極105と半導体層103が積層されている部分は全てゲート電極101によって覆われているので、ソース電極105における光電流の発生は無い。したがって、図4においても、図1と同様な効果を得ることが出来る。
【0038】
図5は、本発明の第2の変形例である。図5が図1と異なる点は、ドレイン線104の一部が、下層の半導体層103とともに分断されて、この部分がブロック導電膜107によって接続されている点である。この構成によれば、TFTをドレイン線104近くに形成すことが出来るので、画素の透過率を増大させることが出来る。この構成においても、ドレイン線104に発生した光電流は、ブロック導電膜107においてブロックされる。また、TFT基板100背面から見て、ソース電極105はゲート電極101によって完全に覆われているので、ソース電極105において光電流が発生することは無い。一方、図5の構成においては、ドレイン線104の1部がITOとなるので、ドレイン線104の抵抗が大きくなる点に注意が必要である。
【0039】
図6は、本発明の第3の変形例である。図6は図4と類似の構成であるが、図4に比べて、ドレイン電極104およびソース電極105の大きさを小さくすることが出来る。これによって、図2の場合よりも、画素の透過率を向上させることが出来る。
【0040】
図7は本発明の第4の変形例である。図7の構成は、図5の構成に類似の構成であるが、TFTをよりドレイン線104に近づけることが出来る。したがって、画素の透過率を図5の場合よりもさらに向上させることが出来る。
【0041】
以上説明したように、本発明によれば、TFTが光電流によって性能が劣化することを防止することが出来るとともに、半導体層103とドレイン線104あるいはドレイン電極104およびソース電極105のパターニングを1回のフォトリソグラフィ工程によって行うことが出来るので、液晶表示装置の製造コストを低減することが出来る。
【符号の説明】
【0042】
10…ホール、 100…TFT基板、 101…ゲート電極、ゲート電極、 102…ゲート絶縁膜、 103…半導体層、 104…ドレイン電極、ドレイン線、 105…ソース電極、 106…画素電極、 107…ブロック導電膜、 108…パッシベーション膜、 109…コモン電極、 200…対向基板、 201…カラーフィルタ、 202…ブラックマトリクス、 203…オーバーコート膜、210…外部導電膜、 300…液晶層、 400…レジスト、 1031…チャンネル部、 1091…スリット。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、
前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、
前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、
前記ドレイン電極および下層の前記半導体層と前記ドレイン線および下層の前記半導体層は分断されており、前記ドレイン電極と前記ドレイン線とは前記画素電極と同じ材料によって形成されているブロック導電膜によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、
前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、
前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、
前記ソース電極は前記TFT基板の裏側から見て、前記ゲート電極によって完全に覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項3】
前記ソース電極は前記TFT基板の裏側から見て、前記ゲート電極によって完全に覆われていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記ドレイン電極、前記ソース電極、前記半導体層、前記ドレイン線は同一のフォトマスクを用いて形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
【請求項1】
TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、
前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、
前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、
前記ドレイン電極および下層の前記半導体層と前記ドレイン線および下層の前記半導体層は分断されており、前記ドレイン電極と前記ドレイン線とは前記画素電極と同じ材料によって形成されているブロック導電膜によって接続されていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項2】
TFT基板と対向基板と前記TFT基板と前記対向基板との間に液晶が挟持された液晶表示装置であって、
前記TFT基板には、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体層がこの順で形成され、前記半導体層の上にはTFTのチャンネル部を除いてドレイン電極、ドレイン線、ソース電極が形成され、
前記ゲート絶縁膜の上には、ITOによって形成された矩形状の画素電極が配置され、前記画素電極は前記ソース電極とオーバーラップして接続し、
前記画素電極の上には、絶縁膜を介して櫛歯状のコモン電極が配置され、
前記ソース電極は前記TFT基板の裏側から見て、前記ゲート電極によって完全に覆われていることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項3】
前記ソース電極は前記TFT基板の裏側から見て、前記ゲート電極によって完全に覆われていることを特徴とする請求項1に記載の液晶表示装置。
【請求項4】
前記ドレイン電極、前記ソース電極、前記半導体層、前記ドレイン線は同一のフォトマスクを用いて形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の液晶表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2012−53372(P2012−53372A)
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−197326(P2010−197326)
【出願日】平成22年9月3日(2010.9.3)
【出願人】(502356528)株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】(506087819)パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年9月3日(2010.9.3)
【出願人】(502356528)株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【出願人】(506087819)パナソニック液晶ディスプレイ株式会社 (443)
【Fターム(参考)】
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