JP2001209069A - 液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画素領域の開口率を大幅に向上し、高輝度の表
示を可能とする。 【解決手段】薄膜トランジスタを構成する半導体層Ｐ−
ＳＩに関してゲート線ＧＬ、ドレイン線ＤＬを上下異な
る層に配置する構造とし、薄膜トランジスタのコンタク
トホールＣＴＨ−１〜４をドレイン線ＤＬの上または下
に配置する。これにより、画素領域にコンタクトホール
がはみ出さず、開口率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に係
り、特に、開口率を大きくして輝度を向上した液晶表示
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報処理端末のディスプレイモニターや
テレビ受像機の映像表示デバイス、あるいは投射型ディ
スプレイ用のライトバルブとして液晶表示装置が広く用
いられている。この液晶表示装置は、基本的には少なく
とも一方が透明な一対の絶縁基板（以下、単に基板とも
言う）の間に液晶を封入し、この液晶を構成する液晶分
子の配向方向を変化させることで画像や映像を表示する
ものである。

【０００３】液晶表示装置は液晶パネルと、前記液晶パ
ネルを駆動する駆動回路を備え、その液晶パネルの画素
形成方式の違いにより、種々の形式が知られている。そ
の中でも、液晶パネルを構成する一方の絶縁基板の内面
に画素毎にスイッチング素子（能動素子）を形成し、こ
のスイッチング素子を選択することで画素を形成するア
クティブマトリクス方式は広く採用されている。

【０００４】アクティブマトリクス方式の液晶表示装置
として最もポピュラーなものが、上記スイッチング素子
に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いた薄膜トランジス
タ型液晶表示装置である。

【０００５】この薄膜トランジスタ型液晶表示装置を構
成する薄膜トランジスタ、駆動回路、等の回路素子の構
成材料である半導体層として、最近は、多結晶シリコン
半導体（所謂、ポリシリコン半導体）を用いたものが実
用化されている。特に、投射型の液晶表示装置では、高
輝度の照明光が照射されることによる半導体層の特性変
化を阻止するために、半導体層部分を覆う遮光膜を備え
る必要がある。

【０００６】図１５は従来の多結晶シリコン半導体を用
いた液晶表示装置の液晶パネルの要部構造の一例を説明
する模式断面図である。この液晶パネルは投射型ディス
プレイにおけるライトバルブとしての液晶パネルであ
り、図は薄膜トランジスタＴＦＴ部分と容量Ｃｓｔｇ部
分を示したものである。

【０００７】図中、ＳＵＢ１は一方の基板（薄膜トラン
ジスタ基板）、ＳＵＢ２は他方の基板（対向基板）であ
る。この投射型ディスプレイのライトバルブとしての液
晶パネルでは、薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１には石英
基板が用いられ、その内面には高融点金属（Ｗ、ＷＳｉ
等）の遮光膜ＢＳを形成してある。この遮光膜ＢＳは後
述する半導体層への光入射を遮断するものである。

【０００８】遮光膜ＢＳは第１の絶縁層ＰＡＳ−１で被
覆され、その上にポリシリコン半導体層Ｐ−ＳＩが形成
されている。このポリシリコン半導体層Ｐ−ＳＩ（以
下、単に半導体層と言う）は不純物の打ち込みで所謂チ
ャネルが形成されている。

【０００９】半導体層Ｐ−ＳＩの上にゲート絶縁層ＧＩ
を介してゲート線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）がパターニン
グされている。ゲート線ＧＬ（ゲート電極ＧＴ）は第２
の絶縁層ＰＡＳ−２で被覆されている。

【００１０】この第２の絶縁層ＰＡＳ−２に上層には、
第２の絶縁層ＰＡＳ−２とゲート絶縁膜ＧＩを貫通する
第１のコンタクトホールＣＴＨ１および第３のコンタク
トホールＣＴＨ−３を介してそれぞれドレイン電極ＳＤ
２と接続するドレイン線ＤＬとソース電極ＳＤ１を構成
する導体層が半導体層Ｐ−ＳＩのチャネルの両端に接続
するように成膜されている。このドレイン線ＤＬは薄膜
トランジスタＴＦＴの半導体層のチャネル部分を遮光す
るように配置されている。

【００１１】ドレイン線ＤＬ（ドレイン電極ＳＤ２）と
ソース電極ＳＤ１を覆って第３の絶縁層ＰＡＳ−３が形
成され、この第３の絶縁層ＰＡＳ−３の上に当該第３の
絶縁層ＰＡＳ−３を貫通する第２のコンタクトホールＣ
ＴＨ−２でソース電極ＳＤ−１と接続した導体層Ｍ−Ｓ
が成膜される。導体層Ｍ−Ｓも容量部分の半導体層を遮
光するように配置されている。

【００１２】第３の絶縁層ＯＡＳ−３と導体層Ｍ−Ｓは
平坦化膜（平滑層）ＯＣの被覆で平坦面とされ、その上
に画素電極ＩＴＯ−１が形成されている。この画素電極
ＩＴＯ−１は第４のコンタクトホールＣＴＨ−４を通し
て導体層Ｍ−Ｓにつながるソース電極ＳＤ１に接続して
いる。そして、最上層には配向膜ＯＲＩ−１が塗布され
ている。

【００１３】一方、対向基板ＳＵＢ２はガラス板からな
り、その内面には対向電極ＩＴＯ−２と配向膜ＯＲＩ−
２が成膜されている。

【００１４】上記のように形成した薄膜トランジスタ基
板ＳＵＢ１と対向基板ＳＵＢ２の各配向膜側を貼り合わ
せ、その貼り合わせ間隙に液晶ＬＣを封入して液晶パネ
ルが構成される。

【００１５】図１６は図１５に示した液晶パネルの要部
構造を説明する模式平面図であり、図１４と同一部分に
は同一符号を付してある。図中、隣接する２本のドレイ
ン線ＤＬと隣接する２本のゲート線ＧＬで囲まれた内部
が単位領域（１画素）を構成し、この部分に画素電極が
形成される。（Ａ）と（Ｂ）で示した部分は図１５の対
（Ａ）と（Ｂ）で示した部分に対応する。

【００１６】図示したように、薄膜トランジスタＴＦＴ
の各コンタクトホールＣＴＨ−１〜ＣＴＨ−４は画素領
域にはみ出しており、これが開口率向上の妨げとなって
いる。例えば、この液晶パネルが、所謂０．９形ＸＧＡ
である場合は、画素領域を囲むゲート線間隔ｈとドレイ
ン線間隔ｗは共に１８μｍである。このサイズの画素領
域にコンタクトホール形成部分が（Ａ）（Ｂ）に示した
ように存在することで、開口率は５５％となっている。
このように、上記したコンタクトホール形成部分によっ
て開口率の向上が制限される。

【００１７】なお、この種の従来技術を開示したものと
して、特公平７−７８２７号公報やＥＩＤ８７−５４
（Ｐ１３〜１７）がある。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
７−７８２７号公報に記載のものは、ドレイン線または
ゲート線を遮光層として最下層に設けたものであるが、
半導体層のチャネルから見ると、ドレイン線とゲート線
は同一の側に配置されており、コンタクトホール部分は
画素領域にはみ出している。

【００１９】また、ＥＩＤ８７−５４（Ｐ１３〜１７）
に記載のものでは、ドレイン線を最下層に設け、このド
レイン線とは別の遮光パターンを備えており、これが開
口率の向上を制限している。

【００２０】光の利用効率を上げて高輝度化する他の手
段として、画素毎にマイクロレンズを設けたものや、開
口率向上のために保持容量部分を配線の下に作り込むよ
うにしたものも提案されている。しかし、前者のマイク
ロレンズを基板内に作り込むものでは、その製作コスト
が高くなってしまう。後者の構造では、保持容量部分の
コンタクトホールは配線下に置くことができるが、画素
電極との接続用のコンタクトホールはどうしても画素領
域内にはみ出してしまい、開口率向上には十分でない。

【００２１】本発明の目的は、上記従来技術における諸
問題を解消し、薄膜トランジスタを構成する半導体層と
ドレイン線（ドレイン電極）やソース電極間、ソース電
極と画素電極間、あるいは保持容量の構成するための導
電層間を接続するためのコンタクトホールを画素領域外
に位置させることで開口率を大幅に向上し、高輝度の表
示を可能とした液晶パネルを具備した液晶表示装置を提
供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、薄膜トランジスタを構成する半導体層に
関してゲート線（ゲート電極）、ドレイン線（ドレイン
電極）を上下異なる層に配置する構造とした。例えば、
半導体層の下側（基板側）にドレイン線を配置した場合
は、このドレイン線と直交するゲート線を半導体層の上
側に配置する。逆に、半導体層の下側（基板側）にゲー
ト線を配置した場合は、このゲート線と直交するドレイ
ン線を半導体層の上側に配置する。そして、薄膜トラン
ジスタのコンタクトホールのうちの少なくとも２つ、好
ましくは全部をドレイン線の上または下に配置する。

【００２３】このように、ドレイン線とゲート線が半導
体層（のチャネル）から見て上下に別れるため、これら
に対する２つのコンタクトホールを通した接続先は上と
下とに別れ、２つのコンタクトホールがドレイン線パタ
ーンに隠れて画素領域にはみ出ることがない。したがっ
て、開口率が大幅に向上し、高輝度（高透過率）の液晶
パネルを有する液晶表示装置を得ることができる。

【００２４】以下、本発明の代表的な構成を列挙すれ
ば、次のとおりである。すなわち、 （１）一対の基板の間に液晶を封入した液晶パネルと、
前記液晶パネルを駆動する駆動回路とを備えた液晶表示
装置であって、前記液晶パネルの一方の基板上に、薄膜
トランジスタのドレイン電極に接続するドレイン線と、
第１の絶縁層およびゲート絶縁膜を介して前記ドレイン
線と交叉して薄膜トランジスタのゲート電極となるごと
く形成したゲート線と、前記ドレイン線とゲート線の交
差部近傍に形成した前記薄膜トランジスタで駆動される
画素電極と、前記薄膜トランジスタを前記画素電極に接
続するソース電極とを有し、前記ドレイン電極を前記ド
レイン線に接続するコンタクトホール、前記ゲート電極
および前記ソース電極を前記画素電極に接続するコンタ
クトホールとを前記ドレイン線または前記ゲート線の上
方に形成したことを特徴とする。

【００２５】このように構成したことにより、薄膜トラ
ンジスタ基板に必要とするコンタクトホールをドレイン
線あるいはゲート線で隠される位置に配置でき、画素領
域にはみ出ることがないため、開口率が大幅に向上され
る。

【００２６】（２）一対の基板の間に液晶を封入した液
晶パネルと、前記液晶パネルを駆動する駆動回路とを備
えた液晶表示装置であって、前記液晶パネルの一方の基
板上に、薄膜トランジスタのドレイン電極に接続するド
レイン線と、第１の絶縁層およびゲート絶縁膜を介して
前記ドレイン線と交叉して薄膜トランジスタのゲート電
極となるごとく形成したゲート線と、前記ドレイン線と
ゲート線の交差部近傍に形成した前記薄膜トランジスタ
で駆動される画素電極とを有し、前記薄膜トランジスタ
は、半導体層と、前記半導体層で形成したチャネルの一
端に接続した前記ドレイン電極と、前記半導体層の上方
に前記ゲート絶縁膜と第２の絶縁層の層間に形成した前
記ゲート電極と、前記半導体層で形成したチャネルの他
端に接続したソース電極とからなり、前記ドレイン電極
は前記第２の絶縁層と前記ゲート絶縁膜および前記第１
の絶縁層に貫通する第１のコンタクトホールと前記第２
の絶縁層と前記ゲート絶縁膜に貫通する第２のコンタク
トホールとを介して前記チャネルの一端に接続すると共
に、前記第２の絶縁層の上層で前記ゲート線を被覆する
如く形成してなり、前記ソース電極は前記第２の絶縁層
と前記ゲート絶縁膜に貫通する第３のコンタクトホール
を通して前記チャネルの他端に接続すると共に、前記ソ
ース電極を覆って形成した第３の絶縁層およびこの第３
の絶縁層を覆って形成した平坦化層とに貫通する第４の
コンタクトホールを通して前記平坦化層を覆って形成し
た前記画素電極に接続すると共に、前記第２の絶縁層上
で前記ゲート線を被覆する如く形成してなり、前記第
１、第２、第３および第４のコンタクトホールの全てを
前記ドレイン線上に配置したことを特徴とする。

【００２７】このように構成したことで、薄膜トランジ
スタ基板に必要とする第１、第２、第３および第４のコ
ンタクトホールの全てをドレイン線あるいはゲート線で
隠される位置に配置でき、画素領域にはみ出ることがな
いため、開口率が大幅に向上される。

【００２８】（３）前記ドレイン線を遮光能力の高い高
融点金属で構成した。ドレイン線が遮光作用を有するた
め、遮光膜（遮光層）を別部材で構成する必要がなく、
製造プロセスも簡単化される。

【００２９】（４）前記ドレイン線、前記ドレイン電
極、および前記ソース電極を遮光能力の高い高融点金属
で構成した。この構成によっても、（３）と同様の効果
を得ることができる。

【００３０】（５）前記半導体層を多結晶シリコン半導
体とした。特に、投射型の液晶表示装置では、照射光の
強度が大であり、本発明の構成を適用することで高開口
率の高輝度画像表示が可能となる。

【００３１】なお、本発明は上記の構成および後述する
実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術
思想を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００３３】図１は本発明による液晶表示装置の第１実
施例の薄膜トランジスタ基板に形成する構成層の相互関
係の概略を模式的に説明する要部斜視図である。また、
図２は本発明による液晶表示装置の第１実施例の薄膜ト
ランジスタ基板の構成を模式的に説明する要部平面図で
ある。図１と同一符号は同一機能部分に対応する。な
お、薄膜トランジスタ基板（ＳＵＢ１）は図示を省略し
てある。

【００３４】この薄膜トランジスタ基板の内面には、先
ず複数の平行配列したドレイン線ＤＬが形成してある。
ドレイン線ＤＬは、タングステンＷなどの高融点金属薄
膜をパターニングして形成される。したがって、このド
レイン線ＤＬは遮光層としての機能も有する。

【００３５】この上に絶縁層を介して、図２に示した位
置に多結晶半導体層Ｐ−ＳＩを形成する（以下、単に半
導体層、図１には図示していない）。この半導体層Ｐ−
ＳＩの薄膜トランジスタ形成部分には不純物の打ち込み
で所謂チャネルが形成される。

【００３６】この絶縁層にはドレイン線ＤＬ上にコンタ
クトホールＣＴＨ（図２ではＣＴＨ−１）を有し、この
コンタクトホールＣＴＨを介して上記チャネル部分の一
端をドレイン電極でドレイン線ＤＬに接続する。

【００３７】半導体層Ｐ−ＳＩの上にはゲート絶縁層を
介してゲート線ＧＬが形成してある。このゲート線ＧＬ
はドレイン線ＤＬと直交して並列配列され、隣接する２
本のドレイン線Ｌと隣接する２本のゲート線ＧＬで囲ま
れる領域に画素領域を形成する。

【００３８】ゲート線ＧＬは薄膜トランジスタのゲート
電極となり、この上にゲート絶縁層に形成したコンタク
トホールＣＴＨ−２（図２参照）を介して半導体層Ｐ−
ＳＩと接続したドレイン電極に接続する遮光部分Ｍ−Ｓ
（メタルシールド）が形成してある。

【００３９】一方、薄膜トランジスタのソース電極はコ
ンタクトホールＣＴＨ−２と同様のコンタクトホールＣ
ＴＨ−３で半導体層のチャネル部分の他端に接続される
と共に、その上に形成された絶縁層に設けたコンタクト
ホールＣＴＨ−４で画素電極ＩＴＯ−１（図１参照）に
接続される。図１では画素電極ＩＴＯ−１を積層した状
態を示し、上記コンタクトホールＣＴＨ−４に相当する
コンタクトホールＣＴＨのみを示してある。なお、Ｃｓ
ｔｇは保持容量部分を示す。

【００４０】本実施例では、図２に示したように、薄膜
トランジスタの構成電極とドレイン線、ソース電極、画
素電極などの接続に必要とするコンタクトホールＣＴＨ
−１〜４は全てドレイン線ＤＬ上に存在する。これらの
コンタクトホールＣＴＨ−１〜４が画素領域にはみ出す
ことがないため、開口率が大幅に向上する。図２に示し
た前記図１５と同様サイズの液晶パネルに適用した場
合、その開口率は単純掲載でも７０％を越しているのが
確認された。

【００４１】したがって、本実施例によれば、光透過率
が高く、高輝度の画像表示を可能とした液晶表示装置が
得られる。

【００４２】図３〜図８は本発明の第１実施例の構造を
さらに説明するための製造工程の説明図であり、要部平
面図で示してある。図３は図示しない薄膜トランジスタ
基板上に最初に形成したドレイン線ＤＬを示してある。
このドレイン線ＤＬの上に絶縁層を介して多結晶半導体
層Ｐ−ＳＩを形成する（図４）。トランジスタの性能に
必要となる結晶化のための熱処理等を実施した後、ドレ
イン線ＤＬと直交してゲート線ＧＬを形成する（図
５）。

【００４３】図６に示したように、ドレイン線ＤＬ上の
絶縁層を貫通して設けたコンタクトホールＣＴＨ−１と
半導体層Ｐ−ＳＩ上に設けた絶縁層およびゲート絶縁層
を貫通して設けたコンタクトホールＣＴＨ−２を通して
ドレイン線と半導体層およびゲート線ＧＬ（ゲート電
極）の上方を覆うドレイン電極を形成すると共にコンタ
クトホールＣＴＨ−２と同様のコンタクトホールＣＴＨ
−３で半導体層に接続したソース電極が形成される。

【００４４】薄膜トランジスタのソース電極側には、そ
のソース電極を覆って形成した絶縁層を貫通するコンタ
クトホールＣＴＨ−４を通して画素電極ＩＴＯ−１を当
該ソース電極に接続する（図７、図８）。

【００４５】図９は本発明による液晶表示装置の第１実
施例の構造を模式的に説明する断面図であり、図８のＣ
−Ｃ線に沿った断面を示す。液晶パネルの一方の基板Ｓ
ＵＢ１は石英基板であり、その上に薄膜トランジスタＴ
ＦＴのドレイン電極ＳＤ２に接続するドレイン線ＤＬを
有している。そして、第１の絶縁層ＰＡＳ−１およびゲ
ート絶縁膜ＧＩを介してドレイン線ＤＬと交叉して薄膜
トランジスタＴＦＴのゲート電極ＧＴとなるごとく形成
したゲート線ＧＬと、ドレイン線ＤＬとゲート線ＧＬの
交差部近傍に形成した薄膜トランジスタＴＦＴで駆動さ
れる画素電極ＩＴＯ−１とを有している。

【００４６】薄膜トランジスタＴＦＴは、半導体層Ｐ−
ＳＩと、半導体層Ｐ−ＳＩで形成したチャネルの一端に
接続したドレイン電極ＳＤ２と半導体層Ｐ−ＳＩの上方
にゲート絶縁膜ＧＩと第２の絶縁層ＰＡＳ−２の層間に
形成したゲート電極ＧＴと、半導体層Ｐ−ＳＩで形成し
たチャネルの他端に接続したソース電極ＳＤ１とを有し
ている。

【００４７】ドレイン電極ＳＤ２は第２の絶縁層ＰＡＳ
−２とゲート絶縁膜ＧＩおよび第１の絶縁層ＰＡＳ−１
に貫通する第１のコンタクトホールＣＴＨ−１を有し、
また第２の絶縁層ＰＡＳ−２とゲート絶縁膜ＧＩに貫通
する第２のコンタクトホールＣＴＨ−２とでチャネルの
一端に接続する。このドレイン電極ＳＤ２は第２の絶縁
層ＰＡＳ−２の上層でゲート線ＧＬを被覆する如く形成
して遮蔽層Ｍ−Ｓとしての機能を有している。

【００４８】ソース電極ＳＤ１は第２の絶縁層ＰＡＳ−
２とゲート絶縁膜ＧＩに貫通する第３のコンタクトホー
ルＣＴＨ−３を通して半導体層Ｐ−ＳＩのチャネルの他
端に接続すると共に、ソース電極ＳＤ１を覆って形成し
た第３の絶縁層ＰＡＳ−３およびこの第３の絶縁層ＰＡ
Ｓ−３を覆って形成した平坦化層（平滑層）ＯＣとに貫
通する第４のコンタクトホールＣＴＨ−４を通して平坦
化層ＯＣを覆って形成した画素電極ＩＴＯ−１に接続す
ると共に、第２の絶縁層ＰＡＳ−２上でゲート線ＧＬを
被覆して形成されている。

【００４９】そして、第１、第２、第３および第４のコ
ンタクトホールＣＴＨ−１〜４の全てはドレイン線ＤＬ
上に配置されている。

【００５０】薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１側の遮光を
行うドレイン線ＤＬとゲート線ＧＬ上に配置する遮光機
能を有するドレイン電極ＳＤ２部分Ｍ−Ｓを連続膜でな
く他のプロセスで形成した導電層で接続することもでき
る。

【００５１】薄膜トランジスタＴＦＴは液晶層ＬＣ側か
らはドレイン電極ＳＤ２に接続する遮蔽層Ｍ−Ｓで遮光
され、基板ＳＵＢ１側からはドレイン線ＤＬで遮光され
るため、薄膜トランジスタＴＦＴの耐光性を向上でき
る。

【００５２】また、ドレイン電極ＳＤ２のドレイン線Ｄ
Ｌと半導体層Ｐ−ＳＩとの接続が上下の層として分離さ
れているため、両方のコンタクトホールＣＴＨ−１とＣ
ＴＨ−２を最下層のドレイン線ＤＬ上に形成することが
可能となり、画素領域の開口部に形成する画素電極とソ
ース電極ＳＤ１を接続するコンタクトホールＣＴＨ−
３、ＣＴＨ−４を画素領域にはみ出させることなく形成
することが可能となる。また、基板ＳＵＢ１上の狭い面
積での容量の値を確保するために半導体層Ｐ−ＳＩとゲ
ート線ＧＬおよび遮光層Ｍ−Ｓの積層部分を利用でき
る。なお、この容量は保持容量Ｃｓｔｇでも、あるいは
付加容量Ｃａｄｄの何れでもよい。

【００５３】一方、対向基板ＳＵＢ２の内面には、対向
電極ＩＴＯ−２と配向膜ＯＲＩ−２が成膜され、薄膜ト
ランジスタ基板ＳＵＢ１の最上層に成膜された配向膜Ｏ
ＲＩ−１と対向してその間隙に液晶ＬＣを封入して液晶
パネルを構成する。

【００５４】このように、本実施例によれば、薄膜トラ
ンジスタ基板ＳＵＢ１に必要とするコンタクトホールＣ
ＴＨ−１〜４をドレイン線ＤＬあるいはゲート線ＧＬで
隠される位置に配置され、画素領域にはみ出ないため、
開口率が大幅に向上し、高輝度の画像表示が可能とな
る。

【００５５】図１０は本発明による液晶表示装置の第２
実施例の構造を模式的に説明する断面図である。本実施
例では、ドレイン線ＤＬとドレイン電極ＳＤ２をゲート
線ＧＬの下層に設け、ドレイン電極ＳＤ２としてゲート
線ＧＬの下層にある半導体層Ｐ−ＳＩをコンタクトホー
ルＣＴＨ−１で直接接続し、ゲート線ＧＬの上方に遮光
膜ＡＬ−Ｓを単独で形成したものである。また、遮光膜
Ｍ−Ｓは第３の絶縁層ＰＡＳ−３の上層に形成してあ
り、この遮光膜Ｍ−Ｓをゲート絶縁膜ＧＩと第２の絶縁
層ＰＡＳ−２および第３の絶縁層ＰＡＳ−３に貫通して
設けたコンタクトホールＣＴＨ−３を通して半導体層Ｐ
−ＳＩに接続している。その他の構成は図９と略同様と
なっている。

【００５６】本実施例によれば、コンタクトホールの数
を少なくでき、第１実施例と同様に当該コンタクトホー
ルＣＴＨ−１、ＣＴＨ−３およびＣＴＨ−４をドレイン
線ＤＬあるいはゲート線ＧＬで隠される位置に配置さ
れ、画素領域にはみ出ないため、開口率が大幅に向上
し、高輝度の画像表示が可能となる。

【００５７】図１１は本発明による液晶表示装置の第３
実施例の構造を模式的に説明する断面図である。本実施
例では、ドレイン線ＤＬとドレイン電極ＳＤ２をゲート
線ＧＬの下層に設け、ドレイン電極ＳＤ２としてゲート
線ＧＬの下層にある半導体層Ｐ−ＳＩをコンタクトホー
ルＣＴＨ−１で直接接続し、コンタクトホールＣＴＨ−
３で半導体層Ｐ−ＳＩに接続したソース電極ＳＤ１をゲ
ート線ＧＬの上方に延長させてゲート線ＧＬの上方に遮
光膜Ｍ−Ｓを形成したものである。他の構成は図１０に
示した第２実施例と略同様である。

【００５８】本実施例によっても、第２実施例と同様
に、コンタクトホールの数を少なくでき、第１実施例と
同様に当該コンタクトホールＣＴＨ−１、ＣＴＨ−３お
よびＣＴＨ−４をドレイン線ＤＬあるいはゲート線ＧＬ
で隠される位置に配置され、画素領域にはみ出ないた
め、開口率が大幅に向上し、高輝度の画像表示が可能と
なる。

【００５９】図１２は本発明による液晶表示装置の第４
実施例の構造を模式的に説明する断面図である。上記の
第１〜第３実施例は、薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１と
対向基板ＳＵＢ２の間に液晶の分子配向方向を制御する
電界を生成する、所謂縦電界方式（ＴＮ方式）の液晶表
示装置に本発明を適用したものであるが、本実施例は薄
膜トランジスタ基板ＳＵＢ１に対向電極も形成して、当
該薄膜トランジスタ基板ＳＵＢ１の面と略平行な方向に
液晶の分子配向方向を制御する電界を生成する、所謂横
電界方式（ＩＰＳ方式）の液晶表示装置に本発明を適用
したものである。

【００６０】図１２に示したように、ＩＰＳ方式の液晶
表示装置では、図１で説明したものと基本的に同様の層
関係でドレイン線ＤＬ、半導体層、ゲート線ＧＬ等を形
成してある。ゲート線ＤＬの上層に絶縁層を介して対向
電極（共通電極）ＣＬを形成してある。そして、隣接す
る２本のドレイン線ＤＬとこのドレイン線ＤＬと直交す
る隣接する２本のゲート線ＧＬで囲まれる画素領域に薄
膜トランジスタＴＦＴのソース電極（図示せず）に接続
する画素電極ＰＸを形成してある。

【００６１】図１３は図１２に示したＩＰＳ方式の液晶
表示装置を構成する液晶パネルの一画素付近の電極構成
の一例を説明する模式平面図である。図中、例えば画素
領域に形成した画素電極ＰＸに接続する薄膜トランジス
タＴＦＴのソース電極ＳＤ１と半導体層Ｐ−ＳＩを接続
するコンタクトホールやドレイン電極ＤＬと半導体層Ｐ
−ＳＩを接続するコンタクトホールＣＴＨ４はドレイン
線ＤＬ上に形成されている。

【００６２】本実施例によって、コンタクトホールＣＴ
Ｈ１〜４はドレイン線ＤＬで隠される位置に配置され、
画素領域にはみ出ないため、開口率が大幅に向上し、高
輝度の画像表示が可能となる。

【００６３】図１４は本発明を適用した液晶表示装置の
一例としての投射型液晶表示装置の薄膜トランジスタ基
板の全体構成を説明する平面図である。この液晶表示装
置は前記本発明の第１〜第３実施例の液晶パネルすなわ
ちＴＮ方式を採用したものである。

【００６４】図中、ＡＲは表示領域を示し、この表示領
域内にゲート線ＧＬ、ドレイン線ＤＬに接続した薄膜ト
ランジスタＴＦＴが画素毎に配置され、ゲート線ＧＬは
垂直駆動回路Ｖ（ゲート線駆動回路、走査駆動回路）で
駆動され、ドレイン線ＤＬは水平駆動回路Ｈ（ドレイン
線駆動回路、映像駆動回路）で駆動される。

【００６５】これら垂直駆動回路Ｖと水平駆動回路Ｈへ
の外部からの信号は端子ＴＭを介して行われる。なお、
ＰＧはプリチャージ回路、ＣＯＭは対向電極に形成した
対向電極（共通電極）に電圧を供給するための接続端子
を示す。の液晶表示装置を投射型液晶表示装置のライト
バルブとして用いることにより、高輝度の画像表示が可
能となる。

【００６６】また、本発明は、その半導体層を高温およ
び低温の多結晶シリコン半導体のみでなく、アモルファ
スシリコン半導体で構成することもでき、また、投射型
だけに限らず、直視型の液晶表示装置にも適用できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
薄膜トランジスタを構成する半導体層とドレイン線（ド
レイン電極）やソース電極間、ソース電極と画素電極
間、あるいは保持容量の構成するための導電層間を接続
するためのコンタクトホールを画素領域外に位置させる
ことで開口率を大幅に向上し、高輝度の表示を可能とし
た液晶パネルを具備した液晶表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による液晶表示装置の第１実施例の薄膜
トランジスタ基板に形成する構成層の相互関係の概略を
模式的に説明する要部斜視図である。

【図２】本発明による液晶表示装置の第１実施例の薄膜
トランジスタ基板の構成を模式的に説明する要部平面図
である。

【図３】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの製造工程の説明図である。

【図４】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの図３に続く製造工程の説明図である。

【図５】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの図４に続く製造工程の説明図である。

【図６】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの図５に続く製造工程の説明図である。

【図７】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの図６に続く製造工程の説明図である。

【図８】本発明の第１実施例の構造をさらに説明するた
めの図７に続く製造工程の説明図である。

【図９】本発明による液晶表示装置の第１実施例の構造
を模式的に説明する断面図である。

【図１０】本発明による液晶表示装置の第２実施例の構
造を模式的に説明する断面図である。

【図１１】本発明による液晶表示装置の第３実施例の構
造を模式的に説明する断面図である。

【図１２】本発明による液晶表示装置の第４実施例の構
造を模式的に説明する断面図である。

【図１３】図１２に示したＩＰＳ方式の液晶表示装置を
構成する液晶パネルの一画素付近の電極構成の一例を説
明する模式平面図である。

【図１４】本発明を適用した液晶表示装置の一例として
の投射型液晶表示装置の薄膜トランジスタ基板の全体構
成を説明する平面図である。

【図１５】従来の多結晶シリコン半導体を用いた液晶表
示装置の液晶パネルの要部構造の一例を説明する模式断
面図である。

【図１６】図１５に示した液晶パネルの要部構造を説明
する模式平面図である。

【符号の説明】

ＳＵＢ１ 薄膜トランジスタ基板 ＳＵＢ２ 対向基板 Ｐ−Ｓ１ 多結晶シリコン半導体層 ＧＩ ゲート絶縁層 ＧＬ ゲート線 ＤＬ ドレイン線 ＳＤ１ ソース電極 ＳＤ２ ドレイン電極 ＰＡＳ−１〜ＰＡＳ−４ 絶縁層 ＩＴＯ−１ 画素電極 ＩＴＯ−２ 対向電極 ＯＲＩ−１，ＯＲＩ−２ 配向膜 ＬＣ 液晶層 ＯＣ 平坦化層 ＣＴＨ（ＣＴＨ１〜４） コンタクトホール ＩＴＯ−２ 共通電極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対の基板の間に液晶を封入した液晶パネ
   ルと、前記液晶パネルを駆動する駆動回路とを備えた液
   晶表示装置であって、 前記液晶パネルの一方の基板上に、薄膜トランジスタの
   ドレイン電極に接続するドレイン線と、第１の絶縁層お
   よびゲート絶縁膜を介して前記ドレイン線と交叉して薄
   膜トランジスタのゲート電極となるごとく形成したゲー
   ト線と、前記ドレイン線とゲート線の交差部近傍に形成
   した前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極と、前
   記薄膜トランジスタを前記画素電極に接続するソース電
   極とを有し、 前記ドレイン電極を前記ドレイン線に接続するコンタク
   トホール、前記ゲート電極および前記ソース電極を前記
   画素電極に接続するコンタクトホールとを前記ドレイン
   線または前記ゲート線の上方に形成したことを特徴とす
   る液晶表示装置。
2. 【請求項２】一対の基板の間に液晶を封入した液晶パネ
   ルと、前記液晶パネルを駆動する駆動回路とを備えた液
   晶表示装置であって、 前記液晶パネルの一方の基板上に、薄膜トランジスタの
   ドレイン電極に接続するドレイン線と、第１の絶縁層お
   よびゲート絶縁膜を介して前記ドレイン線と交叉して薄
   膜トランジスタのゲート電極となるごとく形成したゲー
   ト線と、前記ドレイン線とゲート線の交差部近傍に形成
   した前記薄膜トランジスタで駆動される画素電極とを有
   し、 前記薄膜トランジスタは、半導体層と、前記半導体層で
   形成したチャネルの一端に接続した前記ドレイン電極
   と、前記半導体層の上方に前記ゲート絶縁膜と第２の絶
   縁層の層間に形成した前記ゲート電極と、前記半導体層
   で形成したチャネルの他端に接続したソース電極とから
   なり、 前記ドレイン電極は前記第２の絶縁層と前記ゲート絶縁
   膜および前記第１の絶縁層に貫通する第１のコンタクト
   ホールと前記第２の絶縁層と前記ゲート絶縁膜に貫通す
   る第２のコンタクトホールとを介して前記チャネルの一
   端に接続すると共に、前記第２の絶縁層の上層で前記ゲ
   ート線を被覆する如く形成してなり、 前記ソース電極は前記第２の絶縁層と前記ゲート絶縁膜
   に貫通する第３のコンタクトホールを通して前記チャネ
   ルの他端に接続すると共に、前記ソース電極を覆って形
   成した第３の絶縁層およびこの第３の絶縁層を覆って形
   成した平坦化層とに貫通する第４のコンタクトホールを
   通して前記平坦化層を覆って形成した前記画素電極に接
   続すると共に、前記第２の絶縁層上で前記ゲート線を被
   覆する如く形成してなり、 前記第１、第２、第３および第４のコンタクトホールの
   全てを前記ドレイン線上に配置したことを特徴とする液
   晶表示装置。
3. 【請求項３】前記ドレイン線が遮光性の高融点金属であ
   ることを特徴とする請求項１または２記載の液晶表示装
   置。
4. 【請求項４】前記ドレイン線、前記ドレイン電極、およ
   び前記ソース電極が遮光性の高融点金属であることを特
   徴とする請求項１または２記載の液晶表示装置。
5. 【請求項５】前記半導体層が多結晶シリコン半導体であ
   ることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の液
   晶表示装置。