JP2003195349A

JP2003195349A - アクティブマトリクス型表示装置

Info

Publication number: JP2003195349A
Application number: JP2001396729A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Koma; 徳夫小間
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】第１基板と第２基板との間の合わせずれ問題
を抑止する。【解決手段】本発明のアクティブマトリクス型表示装
置は、第１基板１００と第２基板５００との間に液晶２
００を封入し、各画素に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ１
１）を備えるものにおいて、前記第１基板側にＴＦＴ１
１と、当該ＴＦＴ１１上を被覆する絶縁層を介して形成
される反射電極７４Ａと、当該反射電極７４Ａ上に形成
されるカラーフィルタ５４Ａと、当該カラーフィルタ５
４Ａ上に、前記ＴＦＴ１１と反射電極７４Ａとに共通接
続された透明電極５５を配置したことを特徴とするもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各画素に薄膜ト
ランジスタを備えるアクティブマトリクス型表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な反射型のアクティブマトリクス
型表示装置（以下、略して反射型ＬＣＤ）等のフラット
パネルディスプレイは、薄型化、小型化、軽量化が可能
で低消費電力であり、ＬＣＤ等は、既に、様々な機器の
表示部として、携帯情報機器をはじめ、多くの機器に採
用されている。ＬＣＤ等において、各画素に、スイッチ
素子として薄膜トランジスタ等を設けたものは、アクテ
ィブマトリクス型と称され、このパネルは、画素毎の表
示内容の維持が確実であるため、高精細な表示や高い表
示品質を実現するための表示装置として用いられてい
る。

【０００３】図５は、アクティブマトリクス型ＬＣＤの
画素についての等価回路を示している。各画素は、ゲー
トラインとデータラインに接続された薄膜トランジスタ
１１（ＴＦＴ）を備え、ゲートラインに出力される選択
信号によってＴＦＴがオンすると、データラインからこ
のＴＦＴを介して表示内容に応じたデータが液晶容量１
２（Ｃｌｃ）に供給される。ここで、ＴＦＴが選択され
てデータが書き込まれてから次にＴＦＴが再び選択され
るまでの期間、書き込まれた表示データを確実に保持す
ることが必要であるため、ＴＦＴに対して液晶容量Ｃｌ
ｃと並列に補助容量１３（Ｃｓｃ）が接続されている。

【０００４】図６は、従来のＬＣＤのＴＦＴ形成基板
（第１基板１００）における画素部の平面構成を表して
おり、図７は、図６のＸ−Ｘ線に沿った位置でのＬＣＤ
の断面構成を示している。ＬＣＤは第１及び第２基板の
間に液晶が封入された構成を備え、アクティブマトリク
ス型ＬＣＤでは、第１基板１００上にマトリクス状にＴ
ＦＴ１１、画素電極７４等が配置され、第１基板１００
と対向配置される第２基板５００には共通電圧Ｖｃｏｍ
の印加される共通電極５６や、カラーフィルタ５４等が
形成されている。そして、各画素電極７４と、液晶２０
０を挟んで対向する共通電極５６との間に印加する電圧
により画素毎に液晶容量Ｃｌｃを駆動する。尚、ＢＭは
ブラックマトリクス領域である。

【０００５】第１基板１００側に、画素毎に設けられる
ＴＦＴは、図７に示すように、ゲート電極６０が能動層
６４より上層に位置する、いわゆるトップゲート型ＴＦ
Ｔである。ＴＦＴの能動層６４は、基板１００上に図６
に示すようにパターニングされ、この能動層６４を覆っ
てゲート絶縁層６６が形成され、ゲート絶縁層６６上に
はゲート電極６０を兼用するゲートラインが形成されて
いる。能動層６４は、ゲート電極６０と対向する位置が
チャネル領域であり、このチャネル領域を挟む両側に不
純物の注入されたドレイン領域６４ｄ及びソース領域６
４ｓが形成されている。

【０００６】能動層６４のドレイン領域６４ｄは、ゲー
ト電極６０を覆って形成される層間絶縁層６８に形成さ
れたコンタクトホールを介し、データラインを兼用する
ドレイン電極７０に接続されている。

【０００７】また、上記データライン及びドレイン電極
７０を覆って平坦化絶縁層７２が形成されており、能動
層６４のソース領域６４ｓは、この平坦化絶縁層７２の
上にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等から成る画素電極７
４と、コンタクトホールを介して接続されている。

【０００８】能動層６４のソース領域６４ｓは、更に、
各画素に設けられる補助容量Ｃｓｃの第１電極８０を兼
用しており、図６に示すように、画素電極７４とのコン
タクト領域から更に延びている。補助容量Ｃｓｃの第２
電極８４は、図７に示すようにゲート電極６０と同層で
同時に形成されており、ゲート電極６０とは、所定の間
隙をあけて別の領域に形成されている。第１電極８０と
第２電極８４との層間の誘電体はゲート絶縁層６６が兼
用している。また、補助容量Ｃｓｃの第２電極８４は、
図６に示すように、画素毎に独立しておらず、ゲートラ
イン６０と同様に画素領域を行方向に延び、所定の補助
容量電圧Ｖｓｃが印加されている。

【０００９】このように各画素に、補助容量Ｃｓｃを設
けることで、ＴＦＴの非選択期間中、液晶容量Ｃｌｃに
印加すべき表示内容に応じた電荷を補助容量Ｃｓｃにお
いて保持する。従って、画素電極７４の電位変動を抑制
し、表示内容を保持することを可能としている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記反
射型ＬＣＤ構成では、第１基板１００側にＴＦＴ１１が
設けられ、当該第１基板１００と対向配置される第２基
板５００側にカラーフィルタ５４が形成されている。

【００１１】ここで、第１基板１００と第２基板５００
との間で少なからず、合わせずれ（±３μｍ程度）が生
じていた。しかし、従来品では、その程度の合わせずれ
が問題となるようなサイズのものはなかった。そのた
め、従来ではプロセス的に作り易い上側の基板（第２基
板５００）側にカラーフィルタ５４Ａを構成していた。

【００１２】しかし、例えば５インチよりも小さいサイ
ズに小型化しようとした場合には、上述した合わせずれ
が問題となってきている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑み
本発明のアクティブマトリクス型表示装置は、第１基板
と第２基板との間に液晶を封入し、各画素に薄膜トラン
ジスタを備えるものにおいて、前記第１基板側に薄膜ト
ランジスタと、当該薄膜トランジスタ上を被覆する絶縁
層を介して形成される反射電極と、当該反射電極上に形
成されるカラーフィルタとを備えたことを特徴とするも
のである。

【００１４】また、前記カラーフィルタ上に、前記薄膜
トランジスタと反射電極とに共通接続された透明電極を
配置したことを特徴とするものである。

【００１５】係る構成により、本発明では第１基板側に
カラーフィルタを配置させたことで、従来のような第１
基板と第２基板との合わせずれ問題の発生を抑止するこ
とができる。

【００１６】更に、前記カラーフィルタ上に、前記薄膜
トランジスタと反射電極とに共通接続された透明電極を
配置することで、第２基板側に構成される共通電極との
間で確実に液晶容量を駆動させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の反射型のアクティ
ブマトリクス型表示装置の実施形態について図面を参照
しながら説明する。

【００１８】（第１の実施形態）以下、第１の実施形態
について詳述する。

【００１９】図１は、本発明の第１の実施形態の反射型
のアクティブマトリクス型表示装置（以下、反射型ＬＣ
Ｄ）の断面構造を示している。尚、従来構成と同等の構
成については同符号を付して説明を簡略化する。

【００２０】ＬＣＤは、ガラス等の透明絶縁材料が用い
られた第１基板１００と第２基板５００との間に液晶２
００を挟んで貼り合わせて構成されている。

【００２１】ここで、各画素の等価回路は、図５と同様
であり、各画素は、ゲートラインとデータラインに接続
された薄膜トランジスタ１１（ＴＦＴ）を備え、ゲート
ラインに出力される選択信号によってＴＦＴがオンする
と、データラインからこのＴＦＴを介して表示内容に応
じたデータが液晶容量（Ｃｌｃ）に供給される。ここ
で、ＴＦＴが選択されてデータが書き込まれてから次に
ＴＦＴが再び選択されるまでの期間、書き込まれた表示
データを確実に保持することが必要であるため、ＴＦＴ
に対して液晶容量Ｃｌｃと並列に補助容量（Ｃｓｃ）が
接続されている。

【００２２】図１（ａ）は、本実施形態におけるＬＣＤ
の断面構成を示している。ＬＣＤは第１基板１００及び
第２基板５００の間に液晶２００が封入された構成を備
え、第１基板１００側に、画素毎に設けられるＴＦＴ
は、図１（ａ）に示すように、ゲート電極６０が能動層
６４より上層に位置する、いわゆるトップゲート型ＴＦ
Ｔである。ＴＦＴの能動層６４は、基板１００上に図１
（ａ）に示すようにパターニングされ、この能動層６４
を覆ってゲート絶縁層６６が形成され、ゲート絶縁層６
６上にはゲート電極６０を兼用するゲートラインが形成
されている。能動層６４は、ゲート電極６０と対向する
位置がチャネル領域であり、このチャネル領域を挟む両
側に不純物の注入されたドレイン領域６４ｄ及びソース
領域６４ｓが形成されている。

【００２３】能動層６４のドレイン領域６４ｄは、ゲー
ト電極６０を覆って形成される層間絶縁層６８に形成さ
れたコンタクトホールを介し、データラインを兼用する
ドレイン電極７０に接続されている。

【００２４】また、上記データライン及びドレイン電極
７０を覆って平坦化絶縁層７２が形成されており、能動
層６４のソース領域６４ｓは、この平坦化絶縁層７２の
上にＡｌ等から成る反射電極（画素電極）７４Ａが形成
されている。

【００２５】更に、反射電極７４Ａを被覆するように絶
縁層が形成され、当該絶縁層上にカラーフィルタ５４Ａ
が形成されている。

【００２６】ここで、本発明の第１の実施形態の特徴
は、前記カラーフィルタ５４Ａ上に透明電極（画素電
極）５５を形成し、当該透明電極５５とカラーフィルタ
５４Ａの下に形成された反射電極７４Ａとを、前記ＴＦ
Ｔ１１と共通のコンタクトホールによって接続したこと
である。

【００２７】このように第１基板１００側にカラーフィ
ルタ５４Ａを配置する場合に、光を反射する反射電極７
４Ａはカラーフィルタ５４Ａの下でなければならず、カ
ラーフィルタ５４Ａの下に形成した反射電極７４Ａでは
液晶２００までの距離が遠くなるため、液晶容量Ｃｌｃ
による駆動能力が低下し、最悪の場合、駆動できない可
能性もある。

【００２８】そこで、本発明では、反射電極７４Ａと接
続された透明電極５５をカラーフィルタ５４Ａ上に配置
させている。また、前記ＴＦＴ１１（ソース領域６４
ｓ）に前記透明電極５５のコンタクト部５５Ａを介して
当該ＴＦＴ１１と共通のコンタクトホールを介して接続
している。そして、前記コンタクトホールは、反射電極
７４Ａ、カラーフィルタ５４Ａ、透明電極５５及び絶縁
層を１回の工程で一度に貫通するようにしてＴＦＴ１１
に接続させている。尚、図示した説明は省略するが、第
１のコンタクトホールを介して前記ＴＦＴ１１と前記反
射電極７４Ａとをコンタクト接続し、第２のコンタクト
ホールを介して前記反射電極７４Ａと前記透明電極５５
とをコンタクト接続するようにしても良いが、この場合
には製造工程数が更に増えることになる。

【００２９】ここで、図１（ｂ）は、前記反射電極７４
Ａと前記透明電極５５とをコンタクト接続した状態を示
す図であり、前記反射電極７４Ａと前記透明電極５５の
外形寸法は略同等で、コンタクトホール寸法は同じであ
る。

【００３０】また、コンタクトホール５５Ａは、透明電
極５５とＴＦＴ１１を接続するため、反射電極が存在し
ない。このため、図示しない遮光板を設けても良い。

【００３１】そして、透明電極５５上を被覆するように
絶縁層を形成し、液晶２００を第１基板１００と当該第
１基板１００と対向配置される第２基板５００とで封入
して、本実施形態の反射型ＬＣＤが構成される。

【００３２】尚、第２基板５００には共通電圧Ｖｃｏｍ
の印加されるＩＴＯ電極から成る共通電極５６が形成さ
れている。そして、各画素電極（反射電極７４Ａと透明
電極５５）と、液晶２００を挟んで対向する共通電極５
６との間に印加する電圧により画素毎に液晶容量Ｃｌｃ
を駆動する。

【００３３】以上の構成から、上記第１の実施形態の反
射型ＬＣＤでは、第１基板側にカラーフィルタ５４Ａを
配置させたことで、第１基板と第２基板との貼り合わせ
工程における合わせずれによる問題発生を抑止でき、高
精度な駆動が可能になる。

【００３４】更には、前記カラーフィルタ５４Ａ上に、
前記ＴＦＴ１１と反射電極７４Ａとに共通接続された透
明電極５５を配置させたことで、第２基板側に構成され
る共通電極５６との間で確実に液晶容量Ｃｌｃを構成で
きる。

【００３５】（第２の実施形態）また、本発明の第２の
実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、第
１の実施形態と同等の構成については同符号を付して説
明を簡略化する。

【００３６】ここで、上記第２の実施形態の特徴は、第
１基板１００側にカラーフィルタ５４Ａを配置する構成
は、第１の実施形態と同様であるが、本実施形態では、
前記ＴＦＴ１１と透明電極５５とを反射電極７４Ｂにコ
ンタクトすることなく接続したことである。

【００３７】即ち、図２（ａ）に示すようにカラーフィ
ルタ５４Ａの下の反射電極７４Ｂは、行方向に接続さ
れ、所定電圧（Ｖｃｏｍ電圧）を印加して一定の電圧に
固定させている。これにより、反射電極７４Ｂは、透明
電極５５との間で補助容量Ｃ１（＝Ｃｓｃ）を構成して
いる。尚、反射電極７４Ｂの下に、更にＴＦＴ１１の活
性層と一体の（ソース領域６４ｓに連なる）補助容量電
極６４ｔを設け、補助容量Ｃ２としても良い。

【００３８】以上の構成から、上記第２の実施形態の反
射型ＬＣＤでは、反射電極全面を補助容量とすることが
できるので、画素サイズが小さくても全面を確実に液晶
容量を確保することができる。

【００３９】ここで、図２（ｂ）は、前記反射電極７４
Ｂと前記透明電極５５とをコンタクト接続した状態を示
す図であり、前記反射電極７４Ｂと前記透明電極５５の
外形寸法は略同等で、反射電極７４Ｂに形成したコンタ
クトホール５５Ｃを介して前記透明電極５５のコンタク
ト部５５ＢがＴＦＴ１１（ソース領域６４ｓ）にコンタ
クト接続している。尚、本実施形態では、図２に示すよ
うにポリシリコン膜から成る補助容量Ｃｓｃを構成する
第１電極８０と第２電極８４を省略しているが、図１と
同様に設置しても構わない。この場合、多層化を図るこ
とで、より容量を大きくとることができる。

【００４０】（第３の実施形態）更に、本発明の第３の
実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、第
１の実施形態及び第２の実施形態と同等の構成について
は同符号を付して説明を簡略化する。

【００４１】ここで、上記第３の実施形態の特徴は、図
３に示すように第１基板１００側にカラーフィルタ５４
Ａを配置する構成は、第１の実施形態及び第２の実施形
態と同様であるが、本実施形態では、前記ＴＦＴ１１
（ソース領域６４ｓ）と反射電極７４Ｃとをコンタクト
接続していることである。図４は、図３の等価回路であ
る。

【００４２】即ち、図３に示すように前記カラーフィル
タ５４Ａの下の反射電極７４ＣとＴＦＴ１１とをコンタ
クト接続し、カラーフィルタ５４Ａ上の透明電極５５
は、他の電極には接続されておらず電気的に浮遊させて
いる。そして、前記透明電極５５と反射電極７４Ｃとの
容量結合で透明電極５５の電圧を変動させている。

【００４３】ここで、反射電極７４Ｃと透明電極５５と
の容量Ｃ3は、透明電極５５と共通電極５６との容量Ｃ
ｌｃよりも十分に大きいことが望ましい。容量Ｃ3が小
さいと、透明電極５５にかける電圧を増幅する必要が生
じる。例えば、前記容量Ｃ3が、液晶容量Ｃｌｃの５倍
以上（５Ｃｌｃ≦Ｃ3）に設定されている場合には、通
常のＬＣＤに用いる駆動ＩＣをそのまま流用できる。

【００４４】また、前記容量Ｃ3が、液晶容量Ｃｌｃの
１０倍以上（１０Ｃｌｃ≦Ｃ3）に設定されている場合
には、駆動ＩＣの動作電圧を変えることなく流用できる
ため、更に使い勝手が良い。

【００４５】尚、容量Ｃ3を大きくするために、カラー
フィルタ５４に含まれる接着剤の濃度を高め、１μｍ以
下、更に好ましくは０．５μｍ以下とすると良い。ま
た、カラーフィルタ５４の材質としてアクリル製ではな
く、より誘電率の高いゼラチン質の材料を用いることも
効果的である。

【００４６】以上の構成から、上記第３の実施形態の反
射型ＬＣＤでは、第１の実施形態及び第２の実施形態の
ようにカラーフィルタ５４Ａを貫通するコンタクトホー
ル（表示に寄与しない領域）が存在しないため、より高
開口率化が図れる。

【００４７】本実施形態では、反射電極７４Ｃと透明電
極５５との距離をできるだけ近づけると良い。そこで、
反射電極７４Ｃ上の絶縁膜を省略し、反射電極７４Ｃ上
に直接、カラーフィルタ５４Ａを配置すると良い。ま
た、このときのカラーフィルタは、表面の平坦性、絶縁
性からアクリル樹脂を用いることが望ましい。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、反射型ＬＣＤでは、第
１基板側にカラーフィルタを配置させたことで、第１基
板と第２基板との貼り合わせ工程における合わせずれに
よる問題発生を抑止でき、高精度な駆動が可能になる。

【００４９】更には、カラーフィルタ上に、ＴＦＴと反
射電極とに共通接続された透明電極を配置させたこと
で、第２基板側に構成される共通電極との間で確実に液
晶容量を構成することができる。

【００５０】そして、反射電極とＴＦＴの活性層と一体
の補助容量電極との間で補助容量を形成するので、透明
電極よりも反射電極の方が第１電極に近いため、十分な
補助容量値を得ることができる。また、透明電極と反射
電極は接続されているため、当該透明電極の電位も保持
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るアクティブマト
リクス型表示装置の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係るアクティブマト
リクス型表示装置の構成を示す断面図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係るアクティブマト
リクス型表示装置の構成を示す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態に係るアクティブマト
リクス型液晶表示装置の１画素当たりの等価回路を示す
図である。

【図５】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の
１画素当たりの等価回路を示す図である。

【図６】従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置に
おける画素領域の概略平面構造を示す図である。

【図７】図６のＸ−Ｘ線に沿った位置での液晶表示装置
の概略断面構造を示す図である。

【符号の説明】

１１薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、５４Ａカラーフ
ィルタ、５５透明電極、５５Ａコンタクト部、５５
Ｂコンタクト部、５６共通電極、６４ｔ補助容量
電極、７４Ａ反射電極、７４Ｂ反射電極、７４Ｃ
反射電極、１００第１基板、２００液晶、５００第
２基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｇ０９Ｆ 9/30 ３４９Ｂ 9/35 9/35 Ｆターム(参考） 2H091 FA02Y FA14Y FD06 GA03 GA07 GA13 LA11 LA12 2H092 JA24 JB07 NA21 NA27 PA06 PA08 PA12 5C094 AA43 AA53 BA02 BA12 BA43 CA19 CA24 DA13 EA05 EA06 ED02 HA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１基板と第２基板との間に液晶を封入
し、各画素に薄膜トランジスタを備えるアクティブマト
リクス型表示装置において、第１基板側に薄膜トランジスタと、前記薄膜トランジスタ上を被覆する絶縁層を介して形成
される反射電極と、前記反射電極上に形成されるカラーフィルタとを備えた
ことを特徴とするアクティブマトリクス型表示装置。
【請求項２】前記カラーフィルタ上に、前記薄膜トラ
ンジスタと反射電極とに共通接続された透明電極を配置
したことを特徴とする請求項２に記載のアクティブマト
リクス型表示装置。