JP2007241315A - Active matrix circuit - Google Patents
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Description
本発明は、液晶ディスプレー等の電気光学装置に用いられる薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチング素子として有するアクティブマトリクス回路もしくは該アクティブマトリクス回路を用いた電気光学装置に関する。 The present invention relates to an active matrix circuit having, as a switching element, a thin film transistor (TFT) used in an electro-optical device such as a liquid crystal display, or an electro-optical device using the active matrix circuit.
アクティブマトリクス回路は、各画素電極への信号の伝達をトランジスタやダイオード等のアクティブ素子を用いてスイッチングして、画像を表示するという方法で、画像表示能力に優れるため、フラット・パネル・ディスプレー(FPD)の中心技術として注目されている。中でも、スイッチング素子としてTFTをもちいたものにおいては、極めて良好な画像が表示でき、パソコンや投影(プロジェクター)表示装置に使用して市販されている。 An active matrix circuit is a method of displaying an image by switching transmission of signals to each pixel electrode using an active element such as a transistor or a diode, and has an excellent image display capability. Therefore, an active matrix circuit is a flat panel display (FPD). ) Is attracting attention as the core technology. Among them, those using TFTs as switching elements can display extremely good images and are commercially available for use in personal computers and projection (projector) display devices.
TFTを用いたアクティブマトリクス回路は、1枚の基板の上に、TFTのゲイト電極を制御するための複数のゲイト線(ゲイトバスラインともいう)とTFTのソースに接続して、画像情報を伝達するための複数のソース線(ソースバスラインともいう)とを概略直交して形成せしめたものである。各ゲイト線とソース線との交点には1つ以上の画素電極が設けられ、画素電極はTFTのドレインと接続されている。 An active matrix circuit using TFTs is connected to a plurality of gate lines (also called gate bus lines) and TFT sources for controlling the gate electrodes of TFTs on a single substrate, and transmits image information. A plurality of source lines (also referred to as source bus lines) are formed so as to be substantially orthogonal to each other. One or more pixel electrodes are provided at the intersection of each gate line and source line, and the pixel electrode is connected to the drain of the TFT.
一方、アクティブマトリクス回路と対向する基板にも電極が形成され、これには通常、一様な電圧が印加される。そして、アクティブマトリクス回路と対向基板の間には適当な電気光学応答性を有する材料、例えば、液晶が挟持される。アクティブマトリクス回路において、ゲイト線に信号を印加して、TFTをON状態として、ソース線に何らかの信号を送るとTFTを通った信号(電荷)が画素電極に印加される。この状態で、ゲイト線の信号をOFFにすると、画素電極に保持された電荷はTFTを通って戻ることができないので、次にゲイト線にONの信号が印加されるまで保持されることとなる。(厳密には、さまざまなルートを通って、電荷は漏出する。) On the other hand, electrodes are also formed on the substrate facing the active matrix circuit, and a uniform voltage is usually applied thereto. A material having appropriate electro-optical response, for example, liquid crystal, is sandwiched between the active matrix circuit and the counter substrate. In the active matrix circuit, when a signal is applied to the gate line to turn on the TFT and a certain signal is sent to the source line, a signal (charge) passing through the TFT is applied to the pixel electrode. In this state, if the gate line signal is turned OFF, the charge held in the pixel electrode cannot be returned through the TFT, so that it is held until the next ON signal is applied to the gate line. . (Strictly speaking, charge leaks through various routes.)
上述のようにアクティブマトリクス回路には、TFTやソース線、ゲイト線が形成されているため、これらが光を透過するのを妨げていた。すなわち、全面積のうち、画像表示に使用できる面積比(開口率という)は小さいものであった。典型的には30〜60%であった。特に、強力な光源をアクティブマトリクス回路に照射する投影型表示装置においては、開口率が小さいということは、入射された光の多くがTFTや液晶材料等に吸収されて、これらが発熱し、その特性の劣化をもたらす原因となった。本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、開口率の向上を図るものである。 As described above, since the TFT, the source line, and the gate line are formed in the active matrix circuit, these prevent the light from being transmitted. That is, of the total area, the area ratio (called aperture ratio) that can be used for image display was small. Typically 30-60%. In particular, in a projection display device that irradiates an active matrix circuit with a powerful light source, the small aperture ratio means that much of the incident light is absorbed by TFTs, liquid crystal materials, etc., and these generate heat. It caused the deterioration of the characteristics. The present invention has been made in view of such problems, and is intended to improve the aperture ratio.
本発明は、TFTのチャネルを覆って、ソース線を設けたことを特徴とする。本発明においては、TFTは、基板上に薄膜半導体領域、ゲイト線(ゲイト電極)、層間絶縁物、ソース線の順に積層されたトップゲイト型のものでも、基板上にゲイト線(ゲイト電極)、薄膜半導体領域、層間絶縁物、ソース線の順に積層されたボトムゲイト型のものでもよい。ただし、通常のアクティブマトリクス回路においてボトムゲイト型TFTを用いる場合には、層間絶縁物を設けないのであるが、本発明においては、チャネルとソース線との絶縁をおこなうために、層間絶縁物が必要である。 The present invention is characterized in that a source line is provided to cover a TFT channel. In the present invention, the TFT may be a top gate type layered in the order of a thin film semiconductor region, a gate line (gate electrode), an interlayer insulator, and a source line on the substrate, but the gate line (gate electrode), A bottom gate type in which a thin film semiconductor region, an interlayer insulator, and a source line are stacked in this order may be used. However, when a bottom gate type TFT is used in a normal active matrix circuit, an interlayer insulator is not provided. However, in the present invention, an interlayer insulator is necessary to insulate a channel and a source line. It is.
図9、図10には従来のアクティブマトリクス回路におけるTFTの配置例を示す。ゲイト線19とソース線21は概略直交して配置されているが、ゲイト線から支線20をだして、これを薄膜半導体領域に重ねることにより、TFTのゲイト電極として利用する。薄膜半導体領域の一端では画素電極22とコンタクト25を形成し、他の一端ではソース線とコンタクト24を形成する。
薄膜半導体領域のうちゲイト線と概略重なる部分がチャネル23であり、これは、図9、図10に示されるようにソース線21からは離れて形成されていた。このようにゲイト線の支線20を形成することはTFTの専有面積を増大させ、開口率を低下させる一因であった。
9 and 10 show arrangement examples of TFTs in a conventional active matrix circuit. Although the
The portion of the thin film semiconductor region that substantially overlaps the gate line is the
本発明では、このような支線20に相当するものは設けず、また、チャネルをソース線の下に設けることにより、TFTの専有面積を低下させ、開口率を向上させることができる。また、TFTのチャネルは光の影響を受けやすく、通常はTFT素子全体を覆って、さらに遮光膜を形成するため、より開口率が低下するのであるが、本発明においてはチャネルを覆ってソース線が設けられて、これが外光を遮蔽するため、特に遮光膜を形成する必要もなく、開口率の向上には極めて有効であった。
In the present invention, no equivalent to such a
このような構造のアクティブマトリクス回路は投影型表示装置には極めて有効であった。すなわち、投影型表示装置では、前述の通り、高い開口率が要求されることに加えて、強力な光源が照射されるためにTFTの遮光対策が絶対に必要であったからである。本発明においては、ソース線の情報より投影用光源が照射される構造とすれば、TFTのチャネルがソース線によって確実に遮光されるので問題はなかった。
本発明によって、アクティブマトリクス回路の開口率を向上させることができ、よって、これを用いた電気光学装置の表示特性を向上させることができた。このように、本発明は工業上有益である。
The active matrix circuit having such a structure is extremely effective for a projection display device. That is, in the projection display device, as described above, in addition to the requirement for a high aperture ratio, since a strong light source is irradiated, it is absolutely necessary to take measures against light shielding of the TFT. In the present invention, if the projection light source is irradiated from the information of the source line, there is no problem because the TFT channel is reliably shielded from light by the source line.
According to the present invention, the aperture ratio of the active matrix circuit can be improved. Therefore, the display characteristics of the electro-optical device using the active matrix circuit can be improved. Thus, the present invention is industrially useful.
本発明を実施をするための最良の形態について、以下に実施例を示し、さらに詳細に本発明を説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described below in more detail with reference to examples.
図1〜図7に本実施例を示す。まず、基板もしくは、基板上に適当な下地絶縁膜を形成した絶縁表面1の上に、図1に示すようなコンタクト形成用パッド部3、5とその間のチャネル形成部4を有する厚さ100〜1500Å、例えば、800Åの島状薄膜シリコン領域2を形成した。シリコン領域はアモルファスシリコンでも多結晶シリコンでもよい。(図1)
1 to 7 show this embodiment. First, a thickness of 100 to 100 having contact forming
次に厚さ1200Åの酸化珪素によってゲイト絶縁膜6を成膜した。さらに、燐を適量混入させて、導電性を良くした多結晶シリコン膜を3000Åの厚さに減圧CVD法で成膜し、これをエッチングして、ゲイト線7を形成した。ゲイト線には、多結晶シリコン以外にもアルミニウムやタンタル等の金属材料を用いてもよい。特にアルミニウムを用いるとゲイト線のシート抵抗を下げる上で有効であった。(図2)
Next, a
そして、イオンドーピング法によって、島状シリコン領域2に、ゲイト線7をマスクとして自己整合的に不純物(ここでは燐)を注入し、不純物領域8(ソース)、9(ドレイン)を形成した。この際には、ゲイト電極の下部には不純物領域が形成されず、チャネル4となる。ドーピング後は適切な手段(例えば、熱アニールやレーザーアニール等)によって、ドーピングされた不純物の活性化をおこなってもよかった。(図3)
Then, an impurity (8) (source) and 9 (drain) was formed by ion doping in the island-
その後、プラズマCVD法により酸化珪素膜もしくは窒化珪素膜10を2000〜10000Å、例えば、5000Åの膜厚で成膜した。このようにして第1の層間絶縁物を形
成した。そして、これにシリコン領域のコンタクト用パッド3に達するコンタクトホール11を形成した。(図4)
Thereafter, a silicon oxide film or a
その後、アルミニウム膜を5000Åの厚さにスパッタリング法によって成膜し、これをエッチングして、ソース線12を形成した。先の工程によって形成されたコンタクトホール11においてソース線12はソース8とコンタクトを形成した。(図5)
Thereafter, an aluminum film was formed to a thickness of 5000 mm by a sputtering method, and this was etched to form a
さらに、厚さ2000〜5000Å、例えば、000Åの窒化珪素膜もしくは酸化珪素膜によって第2の層間絶縁物13を形成し、これに、島状シリコン領域のコンタクト用パッド5に達するコンタクトホールを形成した。そして、スパッタ方によって厚さ1000ÅのITO膜を堆積し、これをエッチングして、画素電極14を形成した。(図6)
本実施例では、図7に示すように、TFTのチャネルの方向(ソースからドレインへ向かう方向)はソース線と平行である。これは、図10に示される従来のTFTに比較して特徴的である。
Further, a
In this embodiment, as shown in FIG. 7, the TFT channel direction (the direction from the source to the drain) is parallel to the source line. This is characteristic in comparison with the conventional TFT shown in FIG.
本実施例に限らず、本発明では、チャネル4がソース線12の下に位置するため、従来のTFTとは異なり、チャネル4に隣接するソースやドレインの一部がソース線と重なって寄生容量が生じる。このうち、アクティブマトリクス回路の動作において問題となるのは、ドレイン9とソース線12との間に形成される寄生容量15である。しかしながら、図6から明らかなように、ドレイン9とソース線12とは第1の層間絶縁物10によって隔てられていること、および、重なりの生じる部分の島状シリコン領域の幅を十分に狭くできること、さらには、当該重なりは画素電極14の面積に比較して十分に小さいこと、等の理由から画像表示に大きな影響を及ぼすことはない。
In the present invention, not limited to this embodiment, since the
図8に本実施例を示す。作製工程については、実施例1と同様とした。本実施例では、島状シリコン領域を概略コの字型もしくはU字型に形成し、これを横断してゲイト線を形成した。このため、2つのチャネル(すなわち、TFT)16、17が形成された。そして、島状シリコン領域の一端をソース線とコンタクトさせるとともにチャネル16上にソースせん形成した。他の一端は画素電極とコンタクトさせた。
FIG. 8 shows this embodiment. The manufacturing process was the same as in Example 1. In this example, the island-like silicon region was formed in a substantially U-shape or U-shape, and a gate line was formed across the island-shape silicon region. For this reason, two channels (that is, TFTs) 16 and 17 were formed. Then, one end of the island-like silicon region was brought into contact with the source line and a source trench was formed on the
すなわち、図8に示されるように、本実施例では、1画素に2つの直列のTFTが形成された構造となる。この構造では画素からの漏洩電流が低減できることが知られている(特公平3−38755)が、本実施例では、従来のようなゲイト線から支線を設ける必要がないので、よりTFTの専有面積を小さく、開口率を向上させることができる。本実施例でも、左側のTFTのドレイン(右側のTFTのソースでもある)とソース線との間に重なり(寄生容量)18が生じるが、本実施例では、実施例1の場合と比較して、寄生容量18と画素電極の間にTFTが1つ挿入されているので、さらに、その影響は限定されたものとなる。(図8)
That is, as shown in FIG. 8, this embodiment has a structure in which two series TFTs are formed in one pixel. In this structure, it is known that the leakage current from the pixel can be reduced (Japanese Patent Publication No. 3-38755). However, in this embodiment, it is not necessary to provide a branch line from the gate line as in the prior art, so that the area occupied by the TFT is further increased. And the aperture ratio can be improved. Also in this embodiment, an overlap (parasitic capacitance) 18 occurs between the drain of the left TFT (which is also the source of the right TFT) and the source line. In this embodiment, however, compared to the case of the first embodiment. Further, since one TFT is inserted between the
1・・・・・絶縁表面
2・・・・・島状シリコン領域
3、5・・・コンタクト形成用パッド
4・・・・・チャネル
6・・・・・ゲイト絶縁膜
7・・・・・ゲイト線
8・・・・・ソース
9・・・・・ドレイン
10・・・・・第1の層間絶縁物
11・・・・・コンタクトホール
12・・・・・ソース線
13・・・・・第2の層間絶縁物
14・・・・・画素電極
15・・・・・寄生容量
16、17・・チャネル
18・・・・・寄生容量
19・・・・・ゲイト線
20・・・・・ゲイト線の支線(ゲイト電極)
21・・・・・ソース線
22・・・・・画素電極
23・・・・・チャネル
24、25・・コンタクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating
21...
Claims (2)
該第1の薄膜トランジスタのソース領域は、該ソース線に接続され、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、該ソース線によって全て覆われ遮光されており、
該第1の薄膜トランジスタのドレイン領域は、該第2の薄膜トランジスタのソース領域であり、
該第2の薄膜トランジスタのドレイン領域は、該画素電極に接続され、
該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、ドレイン領域は、該ソース線と重なっておらず、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域と該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、U字型に形成された同一の半導体膜に設けられ、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、該ソース線は、該画素電極と重なっておらず、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域及び該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、該ゲイト線と重なっていることを特徴とするアクティブマトリクス回路。 An active matrix circuit having a source line, a gate line, a pixel electrode, a first thin film transistor, and a second thin film transistor,
A source region of the first thin film transistor is connected to the source line;
The channel formation region of the first thin film transistor is entirely covered and shielded by the source line,
The drain region of the first thin film transistor is the source region of the second thin film transistor,
The drain region of the second thin film transistor is connected to the pixel electrode,
The channel formation region and drain region of the second thin film transistor do not overlap with the source line,
The channel formation region of the first thin film transistor and the channel formation region of the second thin film transistor are provided in the same semiconductor film formed in a U shape,
The channel formation region of the first thin film transistor, the channel formation region of the second thin film transistor, and the source line do not overlap the pixel electrode,
An active matrix circuit, wherein a channel formation region of the first thin film transistor and a channel formation region of the second thin film transistor overlap with the gate line.
該第1の薄膜トランジスタのソース領域は、該ソース線に接続され、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、該ソース線によって全て覆われ遮光されており、
該第1の薄膜トランジスタのドレイン領域は、該第2の薄膜トランジスタのソース領域であり、
該第2の薄膜トランジスタのドレイン領域は、該画素電極に接続され、
該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、ドレイン領域は、該ソース線と重なっておらず、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域と該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、U字型に形成された同一の半導体膜に設けられ、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域、該ソース線は、該画素電極と重なっておらず、
該第1の薄膜トランジスタのチャネル形成領域及び該第2の薄膜トランジスタのチャネル形成領域は、該ゲイト線と重なっており、
該ゲイト線上には第1の層間絶縁膜が設けられ、
該第1の層間絶縁膜上には該ソース線が設けられ、
該第1の層間絶縁膜及び該ソース線上には第2の層間絶縁膜が設けられ、
該画素電極が該第2の層間絶縁膜上に設けられていることを特徴とするアクティブマトリクス回路。 An active matrix circuit having a source line, a gate line, a pixel electrode, a first thin film transistor, and a second thin film transistor,
A source region of the first thin film transistor is connected to the source line;
The channel formation region of the first thin film transistor is entirely covered and shielded by the source line,
The drain region of the first thin film transistor is the source region of the second thin film transistor,
The drain region of the second thin film transistor is connected to the pixel electrode,
The channel formation region and drain region of the second thin film transistor do not overlap with the source line,
The channel formation region of the first thin film transistor and the channel formation region of the second thin film transistor are provided in the same semiconductor film formed in a U shape,
The channel formation region of the first thin film transistor, the channel formation region of the second thin film transistor, and the source line do not overlap the pixel electrode,
The channel formation region of the first thin film transistor and the channel formation region of the second thin film transistor overlap the gate line,
A first interlayer insulating film is provided on the gate line,
The source line is provided on the first interlayer insulating film,
A second interlayer insulating film is provided on the first interlayer insulating film and the source line;
An active matrix circuit, wherein the pixel electrode is provided on the second interlayer insulating film.
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JP2007152354A JP2007241315A (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Active matrix circuit |
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JP2007152354A Withdrawn JP2007241315A (en) | 2007-06-08 | 2007-06-08 | Active matrix circuit |
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