JP2009049080A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のサブピクセルを有する表示パネルと、前記複数のサブピクセルを駆動する駆動回路とを備え、前記表示パネルは基板を有し、前記駆動回路は、前記基板上に形成される薄膜トランジスタを有し、前記薄膜トランジスタは、半導体層がポリシリコンで構成される表示装置であって、前記薄膜トランジスタは、前記基板上に形成されるソース電極、半導体層、およびドレイン電極と、前記ソース電極、前記半導体層、および前記ドレイン電極上に形成されるゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上で、前記半導体層上に形成されるゲート電極と、前記ゲート電極上に形成される絶縁膜と、前記絶縁膜上で、前記ゲート電極の少なくとも一部を覆うように形成される金属層とを有する。
【選択図】図3(a)
Description
このアクティブマトリクス型液晶表示装置の一つに、能動素子として、半導体層がポリシリコン(多結晶シリコン)で構成される薄膜トランジタ(以下、ポリシリコン薄膜トランジスタという)を使用するTFT方式のアクティブマトリクス型液晶表示モジュールが知られている。
能動素子として、ポリシリコン薄膜トランジスタを使用する液晶表示モジュール(以下、Poly−SiTr−TFT液晶表示モジュールという。)の液晶表示パネルでは、石英あるいはガラス基板上にポリシリコン薄膜トランジスタを、マトリクス状に配置・形成する。さらに、ポリシリコン薄膜トランジスタの動作速度が、半導体層がアモルファスシリコンで構成される薄膜トランジタよりも高速であるため、Poly−SiTr−TFT液晶表示モジュールの液晶パネルでは、その周辺回路も同一基板上に作り込むことが可能である。
しかしながら、放熱性が低いガラス基板上に形成されたポリシリコン薄膜トランジスタにおいて、10V以上の高ゲート電圧、10V以上の高ドレイン電圧によるオン動作時には、500μAオーダー以上のドレイン電流により少なくとも100℃以上の高温となり、この自己発熱による特性変動が製品の信頼性を損なうという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、表示装置において、放熱性が低い基板上に形成された、半導体層がポリシリコンで構成される薄膜トランジタの自己発熱による特性変動を防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
複数のサブピクセルを有する表示パネルと、前記複数のサブピクセルを駆動する駆動回路とを備え、前記駆動回路は、前記薄膜トランジスタを有し、前記薄膜トランジスタは、半導体層がポリシリコンで構成される表示装置であって、基板(例えば、放熱性が低いガラス基板)上に形成され、通常の回路動作により500μA以上の電流が流れて自己発熱する薄膜トランジスタのゲート電極を、絶縁膜を介して熱伝導率が高い金属からなる金属層(例えば、ゲート配線層、またはソース配線層、あるいはドレイン配線層)で覆うことを特徴とする。
これにより、本発明では、薄膜トランジスタがオン動作しているときに発生した熱を金属層を介して放熱することにより、特性の変動を抑制することができる。
本発明の表示装置によれば、放熱性が低い基板上に形成された、半導体層がポリシリコンで構成される薄膜トランジタの自己発熱による特性変動を防止することが可能となる。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施例の液晶表示モジュールの液晶表示パネルの等価回路を示す図である。
図1において、100は表示部、110は水平シフトレジスタ回路(映像線シフトレジスタ回路ともいう)、120は垂直シフトレジスタ回路(走査線シフトレジスタ回路ともいう)である。
表示部100は、マトリクス状に配置されるサブピクセルを有し、各サブピクセルは隣接する2本の走査線(ゲート信号線または水平信号線)(G0〜Gm)と、隣接する2本の映像線(ドレイン信号線または垂直信号線)(D1〜Dn)との交差領域(4本の信号線で囲まれた領域)内に配置される。
各サブピクセルは、画素トランジスタ(TFT)を有し、この画素トランジスタ(TFT)は、半導体層がポリシリコンで構成される薄膜トランジタである。マトリクス状に配置された各サブピクセルの各列毎の画素トランジスタ(TFT)のドレイン電極は、それぞれ映像線(D1〜Dn)に接続され、また、各画素トランジスタ(TFT)のソース電極は、サブピクセル電極(PX)に接続される。
また、マトリクス状に配置された各サブピクセルの各行毎の画素トランジスタ(TFT)のゲート電極は、それぞれ走査線(G0〜Gm)に接続され、この走査線(G0〜Gm)は、水平シフトレジスタ回路110に接続される。
各画素トランジスタ(TFT)は、ゲート電極に正のバイアス電圧を印加するとオンとなり、ゲート電極に負のバイアス電圧を印加するとオフとなる。
また、画素電極(PX)と対向電極(CT)との間に液晶層が設けられるので、各画素電極(PX)には、液晶容量(LC)が等価的に接続され、また、前段の走査線(G0〜Gm)と画素電極(PX)との間には、保持容量(Cadd)が接続される。
本実施例では、垂直シフトレジスタ回路120から、1H期間(走査期間)毎に、順次各走査線(G0〜Gm)に対して、走査線選択信号が出力される。これにより、走査線(G0〜Gm)にゲート電極が接続される画素トランジスタ(TFT)は、1H期間の間オンとなる。
また、本実施例では、スイッチングトランジスタ(SW1〜SWn)が、各映像線(D1〜Dn)毎に設けられる。このスイッチングトランジスタ(SW1〜SWn)は、1H期間(走査期間)内に、水平シフトレジスタ回路110から出力されるHレベルのシフト出力により、順次オンとなり、映像線(D1〜Dn)とビデオ信号線(SO)とを接続する。
図1に示す水平シフトレジスタ回路110は、スタートパルスおよび垂直駆動用クロック信号により走査線(G0〜Gm)を順次選択して、選択した走査線(G0〜Gm)に正のバイアス電圧を出力する。
これにより、選択された走査線(G0〜Gm)にゲート電極が接続される画素トランジスタ(TFT)がオンとなる。
また、水平シフトレジスタ回路110は、スタートパルスおよび水平駆動用クロック信号により、1H期間(走査期間)内に、スイッチングトランジスタ(SW1〜SWn)を順次オンとなし、映像線(D1〜Dn)とビデオ信号線(SO)とを接続する。
これにより、ビデオ信号線(SO)上のビデオ信号(ビデオ信号の電圧)が、映像線(D1〜Dn)に出力され、選択された走査線(G0〜Gm)にゲート電極が接続される画素トランジスタ(TFT)がオンとなるサブピクセルに、取り込まれたビデオ信号(ビデオ信号の電圧)が書き込まれ、液晶表示パネルに画像が表示される。
図2、図3(a)に示すように、本実施例の周辺回路内のポリシリコン薄膜トランジスタは、基板(例えば、ガラス基板)24上に形成されるソース電極22、半導体層21およびドレイン電極23と、ソース電極22、半導体層21およびドレイン電極23上に形成されるゲート絶縁膜25と、ゲート絶縁膜25上で半導体層21上に形成されるゲート電極1と、ゲート電極1上に形成される層間絶縁膜26と、層間絶縁膜26上に形成されるソース配線層3、ゲート配線層2およびドレイン配線層4と、ソース配線層3、ゲート配線層2およびドレイン配線層4を覆う保護膜27とで構成される。
なお、ソース配線層3は、ゲート絶縁膜25および層間絶縁膜26に形成されたコンタクトホール6を介してソース電極22に接続され、ドレイン配線層4は、ゲート絶縁膜25および層間絶縁膜26に形成されたコンタクトホール6を介してドレイン電極23に接続される。さらに、ゲート配線層2は、層間絶縁膜26に形成されたコンタクトホール6を介してゲート電極1に接続される。また、ソース配線層3、ゲート配線層2およびドレイン配線層4は金属層(例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステン)で構成される。
これにより、動作時に、500μAオーダー以上の電流が流れるポリシリコン薄膜トランジスタが動作中に発生する熱が、このゲート配線層2を介して放熱することができるので、ポリシリコン薄膜トランジスタの自己発熱による特性変動を防止することが可能となる。
即ち、ポリシリコン薄膜トランジスタの動作時の自己発熱は、しきい値電圧(Vth)などのトランジスタ特性を変動させる要因となるが、本実施例の構造により、この特性変動を抑制でき、その結果として、回路動作寿命が向上し、信頼性を向上させることが可能となる。
なお、ゲート配線層2がゲート電極1の全部でなく、ゲート電極1の一部を覆う構造においても、前述した効果は発揮されるので、図3(b)に示すように、ゲート配線層2の端部がゲート電極内に位置していれば、即ち、基板24に直交する方向から見たとき、ゲート配線層2の端部が、ゲート幅(w)内に位置していれば、前述した効果が期待できる。なお、図3(b)は、図2のB−B’切断線に沿った断面構造に相当する。
図4、図5(a)に示すポリシリコン薄膜トランジスタは、半導体層21上に形成されるゲート電極1を、層間絶縁膜26を介して、熱伝導率が高い、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの金属からなるソース配線層3で覆ったことを特徴とする。
図4、図5(a)に示す構造でも、前述した効果を発揮することが可能である。なお、ソース配線層3がゲート電極1の全部でなく、ゲート電極1の一部を覆う構造においても、前述した効果は発揮されるので、図5(b)に示すように、ソース配線層3の端部がゲート電極内に位置していれば、即ち、基板24に直交する方向から見たとき、ソース配線層3の端部が、ゲート長(L)内に位置していれば、前述した効果が期待できる。
図6、図7に示すポリシリコン薄膜トランジスタは、半導体層21上に形成されるゲート電極1を、層間絶縁膜26を介して、熱伝導率が高い、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの金属からなるドレイン配線層4で覆ったことを特徴とする。
図6、図7に示す構造でも、前述した効果を発揮することが可能である。なお、ドレイン配線層4がゲート電極1の全部でなく、ゲート電極1の一部を覆う構造においても、前述した効果は発揮されるので、ドレイン配線層4の端部がゲート電極内に位置していれば、即ち、基板24に直交する方向から見たとき、ドレイン配線層4の端部が、図5(b)に示すゲート長(L)内に位置していれば、前述した効果が期待できる。
図8、図9に示すポリシリコン薄膜トランジスタは、半導体層21上に形成されるゲート電極1を、層間絶縁膜26を介して、熱伝導率が高い、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの金属からなるソース配線層3と、ドレイン配線層4とで覆ったことを特徴とする。この場合に、ソース配線層3と、ドレイン配線層4とは、所定の間隔をおいてゲート電極上に配置される。
図8、図9に示す構造でも、前述した効果を発揮することが可能である。なお、基板24に直交する方向から見たとき、ソース配線層3の端部、およびドレイン配線層4の端部が、図5(b)に示すゲート長(L)内に位置していれば、前述した効果が期待できる。
図10に示すポリシリコン薄膜トランジスタは、ソース電極またはドレイン電極と、ゲート電極とを同電位とするダイオード接続のポリシリコン薄膜トランジスタにおいて、半導体層21上に形成されるゲート電極1を、層間絶縁膜26を介して、熱伝導率が高い、例えば、アルミニウム、モリブデン、タングステンなどの金属からなるドレイン配線層4で覆ったことを特徴とする。
図10に示す構造でも、前述した効果を発揮することが可能である。なお、基板24に直交する方向から見たとき、ドレイン配線層4の端部が、図3(b)に示すゲート幅(w)、あるいは、図5(b)に示すゲート長(L)内に位置していれば、前述した効果が期待できる。
なお、本実施例の前述した構造は、通常の回路動作により500μA以上の電流が流れて自己発熱するポリシリコン薄膜トランジスタに適用して特に効果が大きい。
さらに、基板24は、ガラス基板に限定されるものではなく、ガラス基板と同程度の熱膨張係数を有する基板の場合でも、本実施例の前述した構造を適用することにより、ポリシリコン薄膜トランジスタの自己発熱による特性変動を防止することが可能となる。
また、前述の説明では、本発明を液晶表示装置に適用した実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、有機EL素子などを使用するEL表示装置にも適用可能であることはいうまでもない。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
2 ゲート配線層
3 ソース配線層
4 ドレイン配線層
6 コンタクトホール
21 半導体層
22 ソース電極
23 ドレイン電極
24 基板(例えば、ガラス基板)
25 ゲート絶縁膜
26 層間絶縁膜
27 保護膜
100 表示部
110 水平シフトレジスタ回路(映像線シフトレジスタ回路)
120 垂直シフトレジスタ回路(走査線シフトレジスタ回路)
TFT 画素トランジスタ
D 映像線(ドレイン信号線または垂直信号線)
G 走査線(ゲート信号線または水平信号線)
SO ビデオ信号線
PX 画素電極
CT 対向電極
LC 液晶容量
Cadd 保持容量
SW1〜SWn スイッチングトランジスタ
Claims (10)
- 複数のサブピクセルを有する表示パネルと、
前記複数のサブピクセルを駆動する駆動回路とを備え、
前記表示パネルは基板を有し、
前記駆動回路は、前記基板上に形成される薄膜トランジスタを有し、
前記薄膜トランジスタは、半導体層がポリシリコンで構成される表示装置であって、
前記薄膜トランジスタは、前記基板上に形成されるソース電極、半導体層、およびドレイン電極と、
前記ソース電極、前記半導体層、および前記ドレイン電極上に形成されるゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜上で、前記半導体層上に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成される絶縁膜と、
前記絶縁膜上で、前記ゲート電極の少なくとも一部を覆うように形成される金属層とを有することを特徴とする表示装置。 - 前記基板に直交する方向から見たとき、前記金属層の端部が、前記ゲート電極内に位置していることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記金属層は、アルミニウム層であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の表示装置。
- 前記薄膜トランジスタは、動作時に500μA以上の電流が流れる薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記基板は、ガラス基板であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記金属層は、前記ゲート電極に接続されるゲート配線層であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記金属層は、前記ソース電極に接続されるソース配線層であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記金属層は、前記ドレイン電極に接続されるドレイン配線層であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
- 前記金属層は、前記ソース電極に接続されるソース配線層と、前記ドレイン電極に接続されるドレイン配線層であり、
前記ソース配線層と、前記ドレイン配線層とは、所定の間隔をおいて前記ゲート電極上に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記金属層は、ダミー配線層であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の表示装置。
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