JP3489184B2 - 薄膜トランジスタ回路およびそれを用いた液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ回路及
び薄膜トランジスタを用いた液晶表示装置に関する。特
に絶縁基板上の液晶表示装置の駆動回路のスイッチ回路
周辺の配線構造、材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶の電気光学特性を利用して映像を表
示する液晶表示装置では、各画素のスイッチング素子と
してＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等の薄膜素子を透明基
板上に形成し、液晶に印加する電圧を制御することによ
って優れた表示品質を得ることに成功している。更に、
ＬＳＩの代わりに基板上画素マトリクス周辺にＴＦＴで
液晶表示体の駆動回路を一体形成する駆動回路内蔵技術
も広く使われるようになった。この駆動回路内蔵技術に
より、液晶表示装置のコンパクト化ができると同時に低
コスト化を実現することが可能となった。

【０００３】一般的にアクティブマトリクス方式液晶表
示装置は図１にブロック図で示すように（ここでは映像
信号線の本数が３本の場合について示す）、透明基板１
１の表面側に画素マトリクス２２、走査線駆動回路２
１、およびデータ線駆動回路１２が形成されている。走
査線駆動回路２１は走査線駆動タイミング制御部、バッ
ファ回路を有し、バッファ回路の出力信号で走査線Ｙ
１、Ｙ２、Ｙ３・・・を駆動する。走査線が選択状態に
なるとこれに接続された画素ＴＦＴ４は低抵抗になり液
晶容量２と保持容量３に映像信号が書き込める状態にな
る。データ線駆動回路１２は、シフトレジスタ等からな
るデータ線駆動タイミング制御部、ＴＦＴで構成された
スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３・・・及び映像信
号線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３を有し、データ線駆動タイミング
制御部の側から各スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３
・・・にはデータ線駆動タイミング制御部から出力され
たビット信号がスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３・・・を介して入力可能になっている。このた
めビット信号がスイッチ回路駆動用信号線Ｇ１、Ｇ２、
Ｇ３・・・を介して各スイッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、Ｓ
Ｗ３・・・に入力されると、各スイッチ回路ＳＷ１、Ｓ
Ｗ２、ＳＷ３・・・が高抵抗状態から低抵抗状態に切り
かわる。このきりかえによって、映像信号線Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３に供給されていた映像信号はデータ線Ｘ１、Ｘ
２、Ｘ３・・・に保持され、画素Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・
・においては、映像信号が液晶セル２の液晶の配向状態
を変化させて画面を表示する。

【０００４】近年、駆動回路内蔵型液晶表示装置におい
ては小型化かつ高精細化が進み画素マトリクスのピッチ
は極めて小さくなってきている。これにともない走査
線、データ線の数が増大し同時に配線ピッチが小さくな
る傾向があり、ドライバー内蔵型の液晶表示装置におい
ては特に画素部近辺に位置するスイッチ回路のピッチを
小さくする必要がある。しかし、ＴＦＴはゲート長をＬ
ＳＩのようにサブミクロンのオーダーにすることはでき
ないのでどうしても１つの回路が占有する面積を減らす
には限界がある。この問題を解決するために、データ線
の数そのものを減少させる技術がある（特開平５−２６
５０４５）。これはデータ線を２つの画素で共有するこ
とによりデータ線の本数を半分にした一方で走査線の数
を増やし、ピッチの厳しいデータ線側の配線ピッチを２
倍にひろげる方法である。

【０００５】次にＴＦＴの製造プロセスの例について説
明する（図３参照）。後々チャネル領域、ソース、ドレ
イン領域になるポリシリコン等の半導体層１がはじめに
形成される。その後この半導体層を熱酸化などで酸化す
ることによりゲート絶縁膜８を形成し、その上にシリサ
イドや高融点金属などによりゲート線およびゲート電極
Ｇ１Ｐ、Ｇ１Ｎを形成する。その後このゲート電極をマ
スク代わりにしてｎ⁺、ｐ⁺イオン注入をしソース、ドレ
イン領域を形成することでセルフアライン型のＴＦＴを
つくる。この上に層間絶縁膜９を形成した後、ソース、
ドレイン部と配線を導電接続するためコンタクトホール
５をあけアルミニウムなどの低抵抗金属配線６、７を形
成しＰ型およびＮ型ＴＦＴが完成する。このようにゲー
ト配線Ｇ１Ｐ、Ｇ１Ｎとアルミニウム配線６、７は層間
絶縁膜９で分離されており、コンタクトホールを介して
のみこれらの配線は導電接続する構造になっている。こ
のＴＦＴプロセスにおいては、イオン注入法でソース、
ドレインを形成した後に高温活性化を行う。このためゲ
ート配線はこの高温に耐え得る材料でなければならず低
抵抗の金属配線は使えない。従って、通常はポリシリコ
ンやシリサイド等の材料が使われる。この結果、ゲート
配線は金属配線より高抵抗になるのが普通である。

【０００６】図２に前記データ線駆動回路の映像信号線
周辺の基板上でのレイアウトの一部を例示する（ここで
はスイッチ回路としてＣＭＯＳアナログスイッチを使っ
た場合を示す）。データ線駆動回路１２と画素マトリク
ス２２との配置上、映像信号線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３と引き
出し配線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・とは必然的に交差する
ことになる。このため、図示のように実際の液晶表示装
置の基板上では引き出し配線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・は
映像信号線と絶縁膜を介して異なった層に配線され、コ
ンタクトホール５を通して必要な映像信号線とのみ導電
接続される。

【０００７】図３は図２のスイッチ回路（ＣＭＯＳアナ
ログスイッチ）の断面図である。絶縁基板上に形成され
たＰチャンネル、Ｎチャンネルのトランジスタのソース
側７に引き出し配線を介して映像信号線からの映像信号
が入力される。データ線駆動タイミング制御部からの信
号がスイッチ回路駆動用ゲート電極Ｇ１Ｐ、Ｇ１Ｎに入
力されるとＰチャンネルトランジスタあるいはＮチャン
ネルトランジスタの少なくともどちらかのチャネル領域
は低抵抗になり、コンタクトホール５を介してドレイン
に接続されたドレイン側配線６を介してデータ線に映像
信号が書き込まれる。

【０００８】ここで映像信号線周辺の配線について前記
ＴＦＴプロセスとの対応を説明する。映像信号線Ｖ１〜
Ｖ３は負荷容量が大きくなるので低抵抗配線が必要にな
り、通常アルミニウムなどの金属配線を用いる。これは
前記ＴＦＴ製造プロセスの金属配線６、７と同じ工程で
つくられる。一方、映像信号線と交差する引き出し配線
Ｓ１〜Ｓ３は金属配線とは別の層につくらなければなら
ないため層間絶縁膜９を介して映像信号線の下に配置さ
れ、前記ＴＦＴ製造プロセスのゲート配線Ｇ１Ｐ、Ｇ１
Ｎと同じ材料が使われる。金属配線に対してゲート配線
は抵抗値が高く、引き出し配線の部分は映像信号線に比
べて高抵抗になる。特にプロセス温度が高く金属配線が
使えず、シリサイド等の材料が使われる場合配線のシー
ト抵抗はアルミニウム配線より１桁以上高くなる場合が
ある。例えば膜厚５０００Åの配線にアルミニウムを使
った場合、この配線のシート抵抗は約０．０５Ω前後で
あるのに対して、同じ配線にポリシリコンを使った場合
この配線のシート抵抗は約１５Ω前後となる。この結
果、映像信号のデータ線への書き込みは引き出し配線の
抵抗によって大きく左右される。引き出し配線はそれぞ
れ異なった映像信号線に接続されるため配線毎の抵抗値
のばらつきが生じる。このため、映像信号のデータ線へ
の書き込みにばらつきが生じ、結果表示品質の低下を招
く。

【０００９】この表示品質の低下を防ぐため、従来図
４、図５に示すような方法がとられている。図４の方法
では引き出し配線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・・・の配線幅を配
線長に比例させて大きくすることによって配線間の抵抗
値のばらつきをなくしている。また、図５の方法（特開
平５−３０７１６５）では引き出し配線の形状を配線長
に応じて変えることによって抵抗値のばらつきを無くし
ている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来のデータ配線を減
らす方法はデータ線の負荷が大きくなるので、画素数が
多くなりデータ線への信号書き込み時間が短い場合デー
タ線駆動回路の負担の増大につながる。ＴＦＴはシリコ
ン基板上につくられた単結晶ＭＯＳＦＥＴに比べて結晶
性が悪くオン抵抗が高いため、特に駆動回路内蔵型液晶
表示装置においてスイッチ回路の負荷が大きくなること
は表示品質の低下につながる。したがって、データ線の
数は減らさずにスイッチ回路の効率的なレイアウトをす
る必要がある。

【００１１】また、従来の技術では、引き出し配線それ
ぞれの形状を異なったものにすることによって配線抵抗
の値をそろえていることが特徴である。このため、従来
の方法では引き出し配線の抵抗の大きさにパターン依存
性がある。すなわち、マスク上では引き出し配線の抵抗
値がそろうようにパターンがつくられていても、実際の
基板上のパターンは形状によってできあがり寸法がかわ
るため結果的には引き出し配線の抵抗値が配線形状毎に
異なってくる。このため、できあがった液晶表示装置で
は依然として表示品質のばらつきが存在する。マスク上
においてこのパターン依存性を考慮したパターン設計を
する事は困難であるし、仮にできたとしてもこの方法で
はプロセス条件が変わると対応できないという問題があ
る。

【００１２】また、アクティブマトリクス液晶表示装置
においては、カラー表示、小型高精細化による画素数の
増大にともなって映像信号線の本数が増大する傾向があ
る。これは、映像信号線の本数を増やし、実質的な書き
込み周波数を低くするためである。このため前記引き出
し配線と映像信号線との交差部の数が増大し、同時に引
き出し配線の長さも長くなる。引き出し配線の長さが長
くなるほど、従来の方法では引き出し配線のそれぞれの
形状の違いがおおきくなるのでパターン依存性が強くな
る。言い換えると従来の方法は画素数が多くなり映像信
号線の本数が多くなるほど信頼性が低くなるという課題
を持っている。

【００１３】以上のように従来技術の課題は微細ピッチ
に対応可能な薄膜トランジスタが必要であることと、こ
れと同時に映像信号の書き込みの均一性を保つことであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タ回路は、同一基板上の画素マトリクス領域と前記基板
の外周縁との間に形成された薄膜トランジスタ回路にお
いて、データ線駆動回路が前記外周縁の辺方向に向かっ
て形成され、前記データ線駆動回路の外周縁側から前記
画素マトリクスの形成領域側方向に向かって並列する映
像信号線と、前記映像信号線毎に層間絶縁膜を介して導
電接続し、前記映像信号線から前記画素マトリクス形成
領域側に向かう引き出し配線と、前記引き出し配線と該
引き出し配線毎に対応する各データ線との間に介挿さ
れ、駆動タイミング制御部から出力された駆動タイミン
グ信号に従って前記引き出し配線と前記データ線とが導
電接続する状態及び非導電接続状態に動作がそれぞれ切
り換えられるスイッチ回路と、前記駆動タイミング制御
部から前記スイッチ回路部に向けて形成されて前記映像
信号線に対して層間絶縁膜を介して交差し、前記駆動タ
イミング信号を前記スイッチ回路部に入力するスイッチ
回路駆動用ゲート線とを有し、複数の前記スイッチ回路
が前記スイッチ回路駆動用ゲート線を共有していること
を特徴とする。また、前記スイッチ回路駆動用ゲート線
は、前記映像信号線と交差する第１のスイッチ回路駆動
用ゲート線と、該第１のスイッチ回路駆動用ゲート線を
共有する前記複数のスイッチ回路の各々に対応して形成
された第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とを含み、前
記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線と前記第２のスイ
ッチ回路駆動用ゲート線とが導電接続されていることを
特徴とする。また、前記第１のスイッチ回路駆動用ゲー
ト線と前記第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とのう
ち、前記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線のみが前記
映像信号線と交差することを特徴とする。また、前記映
像信号線と交差する前記スイッチ回路駆動用ゲート線
が、そのまま前記複数のスイッチ回路のそれぞれを駆動
する駆動用ゲート線となることを特徴とする。また、前
記引き出し配線の配線長を前記映像信号線及び前記スイ
ッチ回路のそれぞれと前記引き出し配線とを導電接続す
るコンタクトホール間の距離で定義した場合、前記引き
出し配線の配線長及び配線幅が全ての引き出し配線間で
等しいことを特徴とする。また、前記引き出し配線の配
線材料が高融点金属であることを特徴とする。本発明の
液晶表示装置は、同一基板上の画素マトリクス領域と前
記基板の外周縁との間に形成された薄膜トランジスタ回
路を備える液晶表示装置において、データ線駆動回路が
前記外周縁の辺方向に向かって形成され、前記データ線
駆動回路の外周縁側から前記画素マトリクスの形成領域
側方向に向かって並列する映像信号線と、前記映像信号
線毎に層間絶縁膜を介して導電接続し、前記映像信号線
から前記画素マトリクス形成領域側に向かう引き出し配
線と、前記引き出し配線と該引き出し配線毎に対応する
各データ線との間に介挿され、駆動タイミング制御部か
ら出力された駆動タイミング信号に従って前記引き出し
配線と前記データ線とが導電接続する状態及び非導電接
続状態に動作がそれぞれ切り換えられるスイッチ回路
と、前記駆動タイミング制御部から前記スイッチ回路部
に向けて形成されて前記映像信号線に対して層間絶縁膜
を介して交差し、前記駆動タイミング信号を前記スイッ
チ回路部に入力するスイッチ回路駆動用ゲート線とを有
し、複数の前記スイッチ回路が前記スイッチ回路駆動用
ゲート線を共有していることを特徴とする。また、前記
スイッチ回路駆動用ゲート線は、前記映像信号線と交差
する第１のスイッチ回路駆動用ゲート線と、該第１のス
イッチ回路駆動用ゲート線を共有する前記複数のスイッ
チ回路の各々に対応して形成された第２のスイッチ回路
駆動用ゲート線とを含み、前記第１のスイッチ回路駆動
用ゲート線と前記第２のスイッチ回路駆動用ゲート線と
が導電接続されていることを特徴とする。また、前記第
１のスイッチ回路駆動用ゲート線と前記第２のスイッチ
回路駆動用ゲート線とのうち、前記第１のスイッチ回路
駆動用ゲート線のみが前記映像信号線と交差することを
特徴とする。また、前記映像信号線と交差する前記スイ
ッチ回路駆動用ゲート線が、そのまま前記複数のスイッ
チ回路のそれぞれを駆動する駆動用ゲート線となること
を特徴とする。また、前記引き出し配線の配線長を前記
映像信号線及び前記スイッチ回路それぞれと前記引き出
し配線とを導電接続するコンタクトホール間の距離で定
義するとき、前記引き出し配線の配線長と配線幅が全て
の引き出し配線間で等しいことを特徴とする。また、前
記引き出し配線の配線材料が高融点金属であることを特
徴とする。図１において、基板１１上の画素マトリクク
ス２２と前記基板の外周縁との間に形成されたデータ線
駆動回路１２があり、前記外周縁の辺方向（図中横方
向）をＸ方向、前記外周縁から画素マトリクス２２の方
向（図中縦方向）をＹ方向とする。本発明は、薄膜トラ
ンジスタを用いた回路をＹ方向にお互いにずらして配置
することによってＸ方向のレイアウトを微細ピッチにも
対応可能とし、またスイッチ回路と映像信号線の配置を
最適化することで引き出し配線の配線間ばらつきを抑え
ることを特徴とする。また、引き出し配線の形状をそろ
えることでプロセス依存性がなく、しかも抵抗値を一定
とし、微細なピッチに対応するレイアウトを可能とする
と同時に表示特性のばらつきを解消し、表示性能の向上
をはかっていることを特徴とする。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）図６に薄膜トランジスタを使って構成した
スイッチ回路を液晶表示装置の駆動回路に応用した場合
の本発明の実施例を示す。ここではスイッチ回路および
映像信号線周辺の配線構造の一部を例示する。３本の映
像信号線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３は引き出し配線Ｓ１〜Ｓ３及
びスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を介して各データ線Ｘ１
〜３に接続される。各スイッチ回路は駆動タイミング制
御部から出力されたビット信号がスイッチ回路駆動用ゲ
ート線Ｇ１２３に印加されるタイミングに従って高抵抗
と低抵抗の切り換え動作をする。

【００１６】アナログスイッチ等のスイッチ回路では短
時間に映像信号をデータ線に書き込まなければならず、
このためには選択状態で充分低抵抗になる必要がある。
しかしＴＦＴは単結晶ＭＯＳＦＥＴと比べて結晶性が悪
いためＴＦＴをもちいてアナログスイッチ等のスイッチ
回路を構成した場合、充分低いオン抵抗を得るためには
チャネル幅を大きくとる必要がある。実際、単結晶ＭＯ
ＳＦＥＴの場合に比べて１桁以上チャネル幅を大きくと
らなければならない。また、チャネル長も単結晶ＭＯＳ
ＦＥＴのように小さくはできないためＸ方向のピッチを
小さくするには限界があり、結果的にスイッチ回路は駆
動回路においてかなりの大面積を占めることになる。従
って、液晶表示装置の駆動回路においてはこのスイッチ
回路をいかに小さなスペースに効率的に配置するかが小
型高精細化のポイントになる。またカラーフィルタを用
いてカラー表示をする場合、Ｒ、Ｇ、Ｂのそれぞれの色
の映像信号を外部から入力するので、映像信号線の数は
一般的に３ｎ本（ｎは正の整数）となる。これらの信号
を各データ線に書き込むスイッチ回路のオンオフのタイ
ミングは少なくとも３色の信号を書き込む際にそろって
いなければならない。

【００１７】図６に示す本発明の薄膜トランジスタ回路
は隣接するスイッチ回路ＳＷ１〜３がＹ方向（図中縦方
向）にスイッチ回路を構成するＴＦＴのチャネル幅
（Ｗ）以上離れて配置されている（図６中ではＤ＞Ｗ）
ことを特徴とする。これによりスイッチ回路を図示のよ
うに互いにＸ方向（図中横方向）にずらして配置すれば
スイッチ回路１個あたりのＸ方向のピッチを小さくする
ことができ、微細な画素ピッチに対応可能となるので液
晶表示装置の小型高精細化が容易になる。

【００１８】単結晶ＭＯＳＦＥＴの場合、シリコン基板
上の配線が長いとその分だけ配線とシリコン基板との間
に容量が発生するので、配線長はとにかく短くするのが
鉄則である。薄膜トランジスタで構成したスイッチ回路
は前述のようにかなり長いチャネル幅が必要なためＹ方
向に大きくなり、図６に示す配置をとった場合引き出し
配線Ｓ１〜Ｓ３の配線長が相当長くなってしまう。これ
がシリコン基板上の配線の場合寄生する容量の問題が大
きいが、絶縁基板上の薄膜トランジスタにおける配線で
は、配線と基板間の容量が一切生じないので配線長が長
くなることはほとんど問題とならない。従って本発明の
スイッチ回路の配置は特に薄膜トランジスタを用いて回
路を形成した場合に有効である。

【００１９】図７に本発明の薄膜トランジスタ回路を示
す。本発明の薄膜トランジスタ回路は複数のスイッチ回
路がスイッチ回路駆動用ゲート線を共有していることを
特徴とする。３個のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３はスイ
ッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１〜Ｇ３に入力される信号で
駆動される。これらスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１〜
Ｇ３は１本のスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１２３と導
電接続されていてこのＧ１２３のみが映像信号線を横切
るレイアウトになっている。図７に示す本発明の配置で
は、スイッチ回路３個がスイッチ回路駆動用ゲート線を
共有しているのでこれら３個のスイッチ回路を駆動する
ために映像信号線を横切っているスイッチ回路駆動用ゲ
ート線の本数は１本であり、これによりスイッチ回路駆
動用ゲート線と映像信号線とが交差する点が３箇所で済
んでいる。これに対して図４、図５に示す従来の配線で
は３個のスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ３を駆動するために
３本のスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１〜Ｇ３を配線し
ており、スイッチ回路駆動用ゲート線と映像信号線Ｖ１
〜Ｖ３との交差する点は９箇所もある。この様に複数の
スイッチ回路でゲート線を共有する事によりスイッチ回
路駆動用ゲート線と映像信号線との交差する点の数を減
らすことができるので、これにともない配線間の短絡欠
陥による歩留まりの低下を防ぐことができる。同時に映
像信号線とスイッチ回路駆動用ゲート線との間の配線間
容量が少なくなるため映像信号線の負荷容量が小さくな
り、映像信号線に映像信号を書き込む外部回路の負担も
小さくすることができる。

【００２０】さらに図６のようにスイッチ回路ＳＷ１〜
ＳＷ６をＹ方向にチャネル幅Ｗ以上離して配置すること
によってスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１２３、Ｇ４５
６を共有させることもできる。図６に示すように、Ｙ方
向にお互い離して配置したスイッチ回路ＳＷ１〜ＳＷ６
の間にスイッチ回路駆動用ゲート線Ｇ１２３、Ｇ４５６
をレイアウトできるだけのＹ方向スペースを設ける。ス
イッチ回路のチャネル幅Ｗにスイッチ回路駆動用ゲート
線の前記Ｙ方向レイアウトスペースを加えた長さをＤと
すると、少なくともそれぞれのスイッチ回路をピッチＤ
だけＹ方向に離して配置すればＹ方向にずらして配置し
たスイッチ回路間で図示のようにスイッチ回路駆動用ゲ
ート線を配置することができる。これによりスイッチ回
路駆動用ゲート線の共有が可能になる。このレイアウト
により、ゲート配線が占めるスペースを節約し微細ピッ
チに対応可能となるだけでなく、スイッチ回路駆動用ゲ
ート線を共有しているスイッチ回路を全く同じタイミン
グで駆動することができる。駆動タイミングをそろえな
ければならないスイッチ回路をＹ方向にチャネル幅以上
離して配置しこれらのゲート線を共有させれば、これら
のスイッチ回路は必ず同じタイミングで駆動される。以
上のようにスイッチ回路をＹ方向にチャネル幅以上離し
てスイッチ回路駆動用ゲート線を共有する配置により、
微細化に対応できると同時にスイッチ回路の駆動タイミ
ングをそろえる事ができ、さらに映像信号線と交差する
スイッチ回路駆動用ゲート線の減少により歩留まり向
上、外部回路の負担の軽減ができ、本発明の配置はスイ
ッチ回路に応用した場合特に有効である。

【００２１】本発明の薄膜トランジスタ回路は、スイッ
チ回路同志のＹ方向ピッチをＤ、映像信号線の配線幅を
ＷＶ、映像信号線の配線間距離をＳＶとしたときＤ＝Ｗ
Ｖ＋ＳＶであることを特徴とする。ここで図６に示すよ
うに、Ｄはそれぞれ隣あうスイッチ回路のＹ方向パター
ンピッチで、ＷＶは映像信号線のＹ方向の配線幅、ＳＶ
は映像信号線間のＹ方向に離れている距離で決定してい
る。このような条件を満たすように映像信号線とスイッ
チ回路のサイズを設定することによって、スイッチ回路
と映像信号線との距離を容易にそろえることができる。
これによってスイッチ回路と映像信号線とを接続する引
き出し配線の配線長を全て同じにすることができるの
で、引き出し配線の抵抗値のばらつきをおさえることが
でき、映像信号のデータ線への書き込み特性が向上す
る。これと同時に、引き出し配線の配線長が同じである
ので引き出し配線の抵抗値は単純に引き出し配線の配線
幅で決定される。したがって設計段階において配線抵抗
の計算が容易になり、設計の効率化がはかれる。

【００２２】図８に映像信号線とスイッチ回路の接続に
関する本発明の薄膜トランジスタ回路の概略図を示す。
本発明の薄膜トランジスタは映像信号線の本数がｍ×ｎ
本（ｍ、ｎは正の整数）であってｍ個のスイッチ回路を
Ｙ方向に互いにそのチャネル幅以上離して配置したと
き、このｍ個のスイッチ回路が引き出し配線を介して接
続している映像信号線はｍ×ｎ本の映像信号線において
ｎ本に１本の間隔であることを特徴とする。スイッチ回
路と映像信号線の接続を前記のように組み合わせること
によって、これら映像信号線とスイッチ回路とを接続す
る引き出し配線間の長さのばらつきを最小にする事がで
きる。例えば図８では映像信号線６本に対して、ｍ＝
３、ｎ＝２として配置を行っている。３個（＝ｍ）のス
イッチ回路ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３がＹ方向にチャネル
幅以上離れて配置されていて、これらのスイッチ回路が
引き出し配線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を介して接続されている
映像信号線はそれぞれＶ１、Ｖ２、Ｖ３でこれらの映像
信号線は２本（＝ｎ）に１本の間隔になっている。もし
ＳＷ３がＶ３に接続されていてその隣のＳＷ２がＶ６
に、その隣のＳＷ１がＶ２に接続されていると、その他
の引き出し配線Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６は必然的にＳ１、Ｓ
２、Ｓ３の引き出し配線より短くなってしまう。しかし
本発明の接続方法に従って映像信号線とスイッチ回路を
接続すれば引き出し配線の配線長のばらつきを最小にす
ることができる。さらにスイッチ回路と映像信号線が占
めるスペースを適当に設定すれば、映像信号線とスイッ
チ回路との距離を全てそろえることも可能になる。

【００２３】また図８に示すように、引き出し配線の配
線長ＬＳをそろえると同時に配線幅を全ての引き出し配
線で同じにすることで、全ての引き出し配線の形状を同
じにすることができる。ここで引き出し配線の配線長を
図８に示すように引き出し配線がそれぞれ映像信号線、
スイッチ回路と導電接続するコンタクトホールの間隔Ｌ
Ｓで定義する。図８において引き出し配線Ｓ１〜Ｓ６で
は全て配線長ＬＳ、及び配線幅が同じで、抵抗値が一定
になるようにつくられている。

【００２４】液晶表示装置において、映像信号線、引き
出し配線、スイッチ回路、データ線の一連の経路を全体
としてみた場合、これは直列に接続された抵抗と並列に
接続された容量からなる低域通過回路を形成している。
したがって映像信号をどれだけデータ線に書き込めるか
は前記抵抗値と容量値の積である時定数で決まる。従っ
て、この時定数がデータ線毎に異なると不均一な書き込
みが行われてしまう。これを防ぐためには、前記一連の
経路で特に引き出し配線の抵抗値を揃える必要がある。
液晶表示装置の配線は基板との間に生じる負荷容量がな
いので、配線長よりも配線抵抗のばらつきの方が映像信
号の書き込みに与える影響が大きい。前記のように引き
出し配線の形状（長さと幅）をそろえることで映像信号
線から引き出し配線、アナログスイッチを通してデータ
線に書き込まれる映像信号の経路の形状は全て同じとな
り、書き込み特性のばらつきによる表示品質の低下を防
ぐことができる。同時に、形状が全ての映像信号の経路
で同じであるのでパターン依存性がなく基板上のパター
ンは常に同様のできあがり形状になる。また薄膜トラン
ジスタの形成プロセスが変わってもできあがりの形状は
常に同じになる。このため、プロセスに左右されること
のない安定した書き込み特性をもった薄膜トランジスタ
回路が得られる。

【００２５】図９に引き出し配線として高融点の金属を
用いた場合の実施例を示す。前述のように引き出し配線
としてシリサイドなどの配線を使った場合に比べて、タ
ンタル、タングステン、クロム等の高融点金属を使うこ
とにより、高温のプロセスを使えると同時に引き出し配
線Ｓ１〜Ｓ６の抵抗値を１桁以上小さくする事ができ
る。このため引き出し配線の抵抗による映像信号のデー
タ線への書き込み特性の低下を気にせずにすみ、図９に
示すように映像信号線間の距離ＳＶを大きくとることが
できる。これにより、映像信号線どうしの配線間容量が
小さくなり、映像信号線の容量自体を小さくすることが
できる。映像信号線などの絶縁基板上の長い配線では基
板との間の容量はないかわりに、隣あう配線同志の容量
が効いてくる。特に映像信号線のような長い配線ほどこ
れが顕著になる。図示の様に配線間距離を大きくとるこ
とによって配線間の容量を小さくし、映像信号線への外
部からの映像信号の書き込みを向上させることができ
る。このように引き出し配線に高融点材料を用いること
により映像信号線の時定数を小さくし高周波の映像信号
の書き込み特性を向上させることができ、良好な周波数
特性をもった薄膜トランジスタ回路を得ることができ
る。

【００２６】（実施例２）本発明の液晶表示装置は図１
のブロック図に示すスイッチ回路周辺の配線構造とし
て、図６に示すレイアウトをもつことを特徴とする。通
常カラーフィルターを使ってカラー表示を行う場合、デ
ータ線駆動回路側から赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に
対応する映像信号を入力する。従って、白黒表示の場合
と同等の画素サイズで考えると、同じ画素をＸ方向に３
分割してそれぞれの画素にＲ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ
ーを対応させることになる。すなわち、Ｘ方向の画素数
が３倍、画素ピッチにすると３分の１になる。このため
特にカラー表示の場合、データ線駆動回路においてＸ方
向の薄膜トランジスタ回路をいかに微細ピッチに対応さ
せるかが小型高精細化を決定する。図６に示すスイッチ
回路のレイアウトのようにスイッチ回路をＹ方向にその
チャネル幅以上離して配置することでスイッチ回路１個
あたりが占めるＸ方向のピッチを小さくし、データ線へ
の書き込み能力を保ちながらＸ方向の微細ピッチに対応
する事が可能となる。これにより、液晶表示装置のサイ
ズを変えずに、カラー表示に対応可能とする事ができ
る。

【００２７】また、本発明の液晶表示装置は図１のブロ
ック図に示すスイッチ回路周辺の配線構造として図６の
配線構造を持つことを特徴とする。映像信号線の本数を
ここでは６本の場合を示す。３個のスイッチ回路をＹ方
向に省スペース配置し、これら３個のスイッチ回路はス
イッチ回路駆動用ゲート線を共有している。これと同時
にこれら３個のスイッチ回路が引き出し配線を介して接
続している映像信号線Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３にはそれぞれ
Ｒ、Ｇ、Ｂ３原色に対応する映像信号が外部から入力さ
れている。スイッチ回路駆動用ゲート線を共有している
前記３個のスイッチ回路は信号がスイッチ回路駆動用ゲ
ート線に入力されると必ず同時に低抵抗状態になるため
Ｒ、Ｇ、Ｂの映像信号を全く同じタイミングでデータ線
に書き込むことができる。これによりＲ、Ｇ、Ｂそれぞ
れの信号の書き込みタイミングのずれによる色むらを低
減することができ良好な表示特性をもった液晶表示装置
を得ることができる。

【００２８】さらに本発明の液晶表示装置は図１のブロ
ック図に示すスイッチ回路周辺の配線構造として、図８
に示すレイアウトを持つことを特徴とする。カラー表示
をする場合映像信号線は必然的に複数必要になり、それ
ぞれの信号の書き込みにばらつきがないことが要求され
る。図８のレイアウトを用いることにより引き出し配線
の形状を全てのデータ線に関してほぼ同じにできるの
で、データ線毎の書き込み特性のばらつきを無くすこと
ができ、この結果データ線毎の輝度のむらを無くすこと
ができる。

【００２９】本発明の液晶表示装置は図１のブロック図
に示すスイッチ回路周辺の配線構造として、高融点金属
の引き出し配線材料を使い、図９に示すレイアウトを持
つことを特徴とする。映像信号線の配線間容量が大きく
なると、映像信号を映像信号線に書き込むための外部回
路の負担が大きくなる。これは外部回路の出力抵抗を低
くして時定数を下げなければならないため外部回路の消
費電流が大きくなってしまうからである。本発明の液晶
表示装置においては引き出し配線に高融点金属配線を使
っているため、引き出し配線の長さを気にせずによく、
この結果映像信号線同志の配線間距離を充分にとること
ができる。したがって外部回路の負担を軽減することが
できる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明の薄膜トランジ
スタ回路は、隣接するスイッチ回路が該スイッチ回路の
チャネル幅以上Ｙ方向に離れているのでスイッチ回路同
志をＸ方向につめて配置でき、スイッチ回路１個あたり
が占めるＸ方向のピッチを小さくすることができる。従
って微細ピッチ化が可能となる。また、複数のスイッチ
回路がスイッチ回路駆動用ゲート線を共有しているので
映像信号線と交差するスイッチ回路駆動用ゲート線の本
数が少なくでき、これによって映像信号線とスイッチ回
路駆動用ゲート線との交差部での短絡による欠陥を減ら
す事ができ歩留り向上、コスト削減につながる。さらに
隣接するスイッチ回路をＹ方向にそのチャネル幅とスイ
ッチ回路駆動用ゲート線を配置するスペースの分だけ離
して配置し、スイッチ回路駆動用ゲート線を共有してい
るのでさらに微細ピッチ化ができると同時にスイッチ回
路の駆動タイミングを完全に一致させることができる。
これと同時に映像信号線を横切るスイッチ回路駆動用ゲ
ート線の数が減少するので歩留まりが向上し、映像信号
を映像信号線に書き込む外部回路の負担を軽減できる。
また映像信号線の配線幅をＷＶ、配線間距離をＳＶ、ス
イッチ回路のＹ方向のパターンピッチをＤとしたときＤ
＝ＷＶ＋ＳＶとしていて映像信号線とスイッチ回路との
距離が容易に等しくできるので、引き出し配線の配線長
のばらつきをおさえることができ映像信号のデータ線へ
の書き込み特性が向上すると同時に設計段階に於ける効
率化もはかることができる。さらに映像信号線とスイッ
チ回路とを接続する際の組み合わせを最適化しているの
で、引き出し配線の距離のばらつきを最小に抑えること
ができる。加えてスイッチ回路の大きさと映像信号線の
スペースを適当に設定すれば、スイッチ回路と映像信号
線との距離を全て同じにすることも可能となる。また、
引き出し配線の配線長と配線幅が全ての引き出し配線で
ほぼ等しいから、製造工程のばらつきやプロセスの変更
等によって配線の形状が変化しても常に引き出し配線の
抵抗を回路内で一定にする事ができ出力信号のばらつき
を防止できる。一方、引き出し配線の材料を高融点の金
属としたから引き出し配線の抵抗値を非常に小さくでき
る。これにより映像信号線同志の間隔を広くとることも
でき、結果映像信号線間の配線間容量を小さくし映像信
号の書き込み特性の向上をはかることができる。

【００３１】本発明の液晶表示装置は微細ピッチに対応
可能な薄膜トランジスタを用いて駆動回路を構成してい
るから小型化と高精細化が可能である。特にスイッチ回
路の微細化ができるので同じ液晶表示装置のサイズでカ
ラー化することができる。そして、Ｒ、Ｇ、Ｂの映像信
号をデータ線に書き込む３個のスイッチ回路がスイッチ
回路駆動用ゲート線を共有しているので、これら３原色
の書き込みタイミングが完全に一致しており色むらのな
い良好な表示特性を得ることができる。また、引き出し
配線の形状が製造工程に左右されない薄膜トランジスタ
回路を用いているためデータ線ごとの輝度ムラの生じな
い良好な表示品質を得ることができる。更に引き出し配
線に高融点金属を用い映像信号線の配線間容量を小さく
しているから映像信号を液晶表示装置に入力する外部回
路の負担を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 液晶表示装置の全体構成を示すブロック図。

【図２】 図１のデータ線駆動回路の映像信号線周辺部
の基板上でのレイアウトを示す図。

【図３】 図２のスイッチ回路の断面図。

【図４】 従来のデータ線駆動回路の映像信号線周辺部
の基板上でのレイアウトを示す図。

【図５】 従来のデータ線駆動回路の映像信号線周辺部
の基板上でのレイアウトを示す図。

【図６】 本発明の薄膜トランジスタを用いたデータ線
駆動回路の映像信号線周辺部の基板上でのレイアウトを
示す図。

【図７】 本発明の薄膜トランジスタを用いたデータ線
駆動回路の映像信号線周辺部の基板上でのレイアウトを
示す図。

【図８】 本発明の薄膜トランジスタを用いたデータ線
駆動回路の映像信号線周辺部の基板上でのレイアウトを
示す図。

【図９】 本発明の薄膜トランジスタを用いたデータ線
駆動回路の映像信号線周辺部の基板上でのレイアウトを
示す図。

【符号の説明】

１１・・・透明基板 １２・・・データ線駆動回路 ２１・・・走査線駆動回路 ２２・・・画素マトリクス Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６・・・映像信号線 ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６・・
・スイッチ回路 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６・・・引き出し配
線 Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３・・・画素マトリクス Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５、Ｘ６・・・データ線 Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・走査線 Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ１２３、Ｇ４
５６・・・スイッチ回路駆動用ゲート線 １・・・半導体層（Ｐ領域、Ｎ領域を含む） ２・・・液晶セル ３・・・保持容量 ４・・・画素トランジスタ ５・・・コンタクトホール ６・・・スイッチ回路のドレイン側配線 ７・・・スイッチ回路のソース側配線 ８・・・ゲート絶縁膜 ９・・・層間絶縁膜 Ｇ１Ｐ、Ｇ２Ｐ、Ｇ３Ｐ・・・スイッチ回路のＰチャン
ネル駆動用ゲート線 Ｇ１Ｎ、Ｇ２Ｎ、Ｇ３Ｎ・・・スイッチ回路のＮチャン
ネル駆動用ゲート線 Ｄ・・・隣あうスイッチ回路間のＹ方向のパターンピッ
チ Ｗ・・・スイッチ回路のチャネル幅 ＷＶ・・・映像信号線の配線幅 ＳＶ・・・映像信号線の配線間距離 ＬＳ・・・引き出し配線の配線長

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−307165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−73795（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−72563（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−326960（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−18929（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−81635（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−11340（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 550 G02F 1/1368 G09G 3/36

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同一基板上の画素マトリクス領域と前記
   基板の外周縁との間に形成された薄膜トランジスタ回路
   において、 データ線駆動回路が前記外周縁の辺方向に向かって形成
   され、前記データ線駆動回路の外周縁側から前記画素マ
   トリクスの形成領域側方向に向かって並列する映像信号
   線と、 前記映像信号線毎に層間絶縁膜を介して導電接続し、前
   記映像信号線から前記画素マトリクス形成領域側に向か
   う引き出し配線と、 前記引き出し配線と該引き出し配線毎に対応する各デー
   タ線との間に介挿され、駆動タイミング制御部から出力
   された駆動タイミング信号に従って前記引き出し配線と
   前記データ線とが導電接続する状態及び非導電接続状態
   に動作がそれぞれ切り換えられるスイッチ回路と、 前記駆動タイミング制御部から前記スイッチ回路部に向
   けて形成されて前記映像信号線に対して層間絶縁膜を介
   して交差し、前記駆動タイミング信号を前記スイッチ回
   路部に入力するスイッチ回路駆動用ゲート線とを有し、 複数の前記スイッチ回路が前記スイッチ回路駆動用ゲー
   ト線を共有していることを特徴とする薄膜トランジスタ
   回路。
2. 【請求項２】 前記スイッチ回路駆動用ゲート線は、前
   記映像信号線と交差する第１のスイッチ回路駆動用ゲー
   ト線と、該第１のスイッチ回路駆動用ゲート線を共有す
   る前記複数のスイッチ回路の各々に対応して形成された
   第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とを含み、 前記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線と前記第２のス
   イッチ回路駆動用ゲート線とが導電接続されていること
   を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ回路。
3. 【請求項３】 前記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線
   と前記第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とのうち、前
   記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線のみが前記映像信
   号線と交差することを特徴とする請求項２に記載の薄膜
   トランジスタ回路。
4. 【請求項４】 前記映像信号線と交差する前記スイッチ
   回路駆動用ゲート線が、そのまま前記複数のスイッチ回
   路のそれぞれを駆動する駆動用ゲート線となることを特
   徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ回路。
5. 【請求項５】 前記引き出し配線の配線長を前記映像信
   号線及び前記スイッチ回路のそれぞれと前記引き出し配
   線とを導電接続するコンタクトホール間の距離で定義し
   た場合、前記引き出し配線の配線長及び配線幅が全ての
   引き出し配線間で等しいことを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれかに記載の薄膜トランジスタ回路。
6. 【請求項６】 前記引き出し配線の配線材料が高融点金
   属であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
   記載の薄膜トランジスタ回路。
7. 【請求項７】 同一基板上の画素マトリクス領域と前記
   基板の外周縁との間に形成された薄膜トランジスタ回路
   を備える液晶表示装置において、データ線駆動回路が前
   記外周縁の辺方向に向かって形成され、前記データ線駆
   動回路の外周縁側から前記画素マトリクスの形成領域側
   方向に向かって並列する映像信号線と、 前記映像信号線毎に層間絶縁膜を介して導電接続し、前
   記映像信号線から前記画素マトリクス形成領域側に向か
   う引き出し配線と、 前記引き出し配線と該引き出し配線毎に対応する各デー
   タ線との間に介挿され、駆動タイミング制御部から出力
   された駆動タイミング信号に従って前記引き出し配線と
   前記データ線とが導電接続する状態及び非導電接続状態
   に動作がそれぞれ切り換えられるスイッチ回路と、前記
   駆動タイミング制御部から前記スイッチ回路部に向けて
   形成されて前記映像信号線に対して層間絶縁膜を介して
   交差し、前記駆動タイミング信号を前記スイッチ回路部
   に入力するスイッチ回路駆動用ゲート線とを有し、 複数の前記スイッチ回路が前記スイッチ回路駆動用ゲー
   ト線を共有していることを特徴とする液晶表示装置。
8. 【請求項８】 前記スイッチ回路駆動用ゲート線は、前
   記映像信号線と交差する第１のスイッチ回路駆動用ゲー
   ト線と、該第１のスイッチ回路駆動用ゲート線を共有す
   る前記複数のスイッチ回路の各々に対応して形成された
   第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とを含み、 前記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線と前記第２のス
   イッチ回路駆動用ゲート線とが導電接続されていること
   を特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
9. 【請求項９】 前記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線
   と前記第２のスイッチ回路駆動用ゲート線とのうち、前
   記第１のスイッチ回路駆動用ゲート線のみが前記映像信
   号線と交差することを特徴とする請求項８に記載の液晶
   表示装置。
10. 【請求項１０】 前記映像信号線と交差する前記スイッ
    チ回路駆動用ゲート線が、そのまま前記複数のスイッチ
    回路のそれぞれを駆動する駆動用ゲート線となることを
    特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
11. 【請求項１１】 前記引き出し配線の配線長を前記映像
    信号線及び前記スイッチ回路それぞれと前記引き出し配
    線とを導電接続するコンタクトホール間の距離で定義す
    るとき、前記引き出し配線の配線長と配線幅が全ての引
    き出し配線間で等しいことを特徴とする請求項７乃至１
    ０のいずれかに記載の液晶表示装置。
12. 【請求項１２】 前記引き出し配線の配線材料が高融点
    金属であることを特徴とする請求項７乃至１１のいずれ
    かに記載の液晶表示装置。