JP3688548B2 - Image display device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置などの画像表示装置に関するものであり、特に、画像表示装置を駆動するための駆動回路において高い駆動能力と高信頼性とを得ることができる画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の画像表示装置の一つとして、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置が知られている。この液晶表示装置は、一般的に、複数の画素からなる画素アレイと、各画素を駆動するための駆動回路等で構成されるものである。
【0003】
ところで、近年では、液晶表示装置の小型化や高解像度化、実装コストの低減などのために、表示を司る上記画素アレイと上記駆動回路とを、同一基板上に形成する技術が注目を浴びている。このような駆動回路一体型の液晶表示装置であって、例えば現在広く用いられている透過型液晶表示装置では、画素アレイに用いられている石英基板やガラス基板を上記同一基板として使うことになるので、上記駆動回路を構成する能動素子としては、そのような基板上に形成できる多結晶シリコン薄膜トランジスタが用いられている。
【0004】
この多結晶シリコン薄膜トランジスタは、図18に示すように、ガラス基板100上に形成される汚染防止用のシリコン酸化膜101と、シリコン酸化膜101上に形成される、チャネル領域102a、ソース領域102bおよびドレイン領域102cからなる多結晶シリコン薄膜102と、さらに多結晶シリコン薄膜102上に順に堆積されるゲート絶縁膜103、ゲート電極104および層間絶縁膜105と、金属配線106・106とにより構成されている。このような多結晶シリコン薄膜トランジスタは、例えば、以下のプロセスによって製造される。
【0005】
まず、図19(a)に示すガラス基板100上にシリコン酸化膜(図示せず)を形成した後、その上に非晶質シリコン薄膜a-Siを堆積させる(図19(b))。次いで、その非晶質シリコン薄膜a-Siにエキシマレーザを照射することにより、多結晶シリコン薄膜102を形成する(図19(c))。この多結晶シリコン薄膜102を所望の形状にパターニングし(図19(d))、その上に二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜103を形成する(図19(e))。
【0006】
さらに、ゲート電極104をアルミニウム等で形成する(図19(f))。その後、多結晶シリコン薄膜102においてソース領域102bおよびドレイン領域102cとなるべき部分に不純物(n型領域には燐、p型領域には硼素)を注入する(図19(g)(h))。n型領域に不純物を注入する際には、p型領域をレジスト108でマスクし(図19(g))、p型領域に不純物を注入する際には、n型領域をレジスト108でマスクする(図19(h))。
【0007】
そして、二酸化シリコン、窒化シリコン等からなる層間絶縁膜105を堆積させ(図19(i))、層間絶縁膜105にコンタクトホール105a…を形成する(図19(j))。最後に、コンタクトホール105a…にアルミニウム等の金属配線106…を形成する(図19(k))。
【0008】
なお、液晶表示装置の製造においては、上記のようにして作製された薄膜トランジスタの上に、さらに別の層間絶縁膜を介して、透明電極(透過型液晶表示装置の場合)または反射電極(反射型液晶表示装置の場合)を形成することになる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上で説明した、画像表示装置の駆動回路を構成するトランジスタは、図20(a)(b)に示すような単純ドレイン構造を採っているが、この他にも、図21(a)(b)に示すLDD(Lightly Doped Drain )構造を採っている場合もある。これは、LDD構造は、ソース領域112およびドレイン領域113よりも不純物濃度の小さい不純物領域(高抵抗領域)115・116をチャネル領域114の両側に設けることにより、トランジスタの耐圧を向上させることができ、回路の信頼性を高める上で極めて有効となるからである。
【0010】
なお、図20(a)および図21(a)は、nチャネル型トランジスタの構造およびそれを表す記号を示し、図20(b)および図21(b)は、pチャネル型トランジスタの構造およびそれを表す記号を示している。また、これらの図中、111はゲート電極を示している。
【0011】
ところが、LDD構造は、回路の信頼性を高めることができるというメリットを有する反面、不純物領域115・116が高抵抗領域となることによってトランジスタの駆動力が落ちるので、回路の性能を制限すると言うデメリットも有している。
【0012】
このため、画像表示装置の駆動回路を構成するトランジスタを全てLDD構造としても、回路における高信頼性と広い動作マージンとを両方得ることはできないという問題が生ずる。このような問題は、ゲート電極がソース領域側の不純物領域およびドレイン領域側の不純物領域とオーバーラップするGOLD(gate overlapped lightly doped drain )構造のトランジスタを用いた場合でも同様に発生する。
【0013】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、画像表示装置の駆動回路を構成するトランジスタの構造をその用途に応じて変えることによって、高信頼性と広い動作マージンとを両方得ることができる画像表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域を有し、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有していることを特徴としている。
【0015】
上記駆動回路は、例えば、マトリクス状に設けられた各画素へ映像データを供給するための駆動回路と、上記映像データの上記画素への書き込みを制御するための駆動回路とで構成される。これら駆動回路によって各画素への映像データの書き込みを制御することにより、各画素において上記映像データに応じた画像が表示される。
【0016】
ところで、これらの駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されているが、各々のトランジスタにおいては、動作条件が全て同じであるとは限らない。例えば、上記駆動回路においては、電流の流れる方向が変化するトランジスタと、電流が一方向に流れるトランジスタとが存在する。
【0017】
このうち、上記前者のトランジスタにおいては、電流の向きによって電界の集中する側がソース領域側とドレイン領域側とで入れ替わるので、回路の信頼性を確保するためには、横方向の電界を緩和すべく、LDD構造またはGOLD構造のように、ソース領域側とドレイン領域側との両方に、ソース領域側およびドレイン領域よりも不純物濃度の低い不純物領域を高抵抗領域として設けておく必要がある。
【0018】
しかし、上記後者のトランジスタにおいては、電流が集中する側は、常にドレイン領域側の一方のみであるので、上記高抵抗領域をドレイン領域側の一方にのみ設けるだけで、横方向の電界を緩和して回路の信頼性を確保することが可能となる。しかも、この場合、ソース領域側には高抵抗領域がないので、寄生抵抗を含めたトランジスタ全体のオン抵抗が低下し、大きな駆動力を確保することも可能となる。
【0019】
つまり、トランジスタの全てが対称構造を採らなくても、トランジスタの動作条件に応じて、高抵抗領域をドレイン側にのみ設けた非対称構造のトランジスタを採用することで、回路の信頼性を確保しつつ、駆動能力の低下を最小限に抑えることができる。したがって、上記構成によれば、駆動回路を構成するトランジスタの全てをLDD構造またはGOLD構造で構成した場合に比べ、回路において高信頼性と広い動作マージンとを両方確実に得ることが可能となる。
【0020】
本発明に係る画像表示装置によれば、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるトランジスタを含み、当該トランジスタの少なくとも一部が、上記非対称構造であることを特徴としている。
【0021】
電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、電流が集中する側は、常にドレイン領域側の一方のみであるので、上記高抵抗領域をドレイン領域側の一方にのみ設けるだけで、回路の信頼性を確保することが可能となる。しかも、この場合、ソース領域側には高抵抗領域がないので、寄生抵抗を含めたトランジスタ全体のオン抵抗が低下し、大きな駆動力を確保することが可能となる。
【0022】
したがって、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいて、ドレイン領域側にのみ高抵抗領域を設けた非対称構造とすることにより、回路における高信頼性と大きな駆動能力とを両方得ることが可能となる。
【0023】
また、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいて、印加電圧や電流の大きさ、流れる期間などにより、上記非対称構造を採らなくても回路の信頼性を確保できる場合もある。例えばpチャネル型トランジスタはnチャネル型トランジスタよりも素子耐圧が高いため、上記非対称構造を採らなくても回路の信頼性を確保することができる。そのような場合には、ソース領域側およびドレイン領域側のいずれの側にも上記高抵抗領域を設けない対称構造(単純ドレイン構造)とするほうが、駆動能力の点からは望ましい。
【0024】
つまり、電流が一方向にのみ流れるトランジスタの少なくとも一部を上記非対称構造とすることにより、回路における高信頼性と広い動作マージンとを両方得ることができることになる。
【0025】
本発明に係る画像表示装置によれば、上記駆動回路は、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ、上記不純物領域を有し、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有していることを特徴としている。
【0026】
電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、ドレイン領域側にのみ高い電界が印加されるのに対し、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、ソース領域側とドレイン領域側との両方に高い電界が印加される。そこで、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、不純物濃度の小さい高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側LDD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に設けて対称構造(両側LDD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となる。
【0027】
また、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となる。
【0028】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるドレイン領域側にのみ、上記不純物領域を有しており、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有していることを特徴としている。
【0029】
電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、ドレイン領域側にのみ高い電界が印加されるのに対し、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、ソース領域側とドレイン領域側との両方に高い電界が印加される。そこで、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、不純物濃度の小さい高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域におけるドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側GOLD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域におけるソース領域側およびドレイン領域側の両方に設けて対称構造(両側GOLD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となる。
【0030】
また、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となる。
【0031】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、上記不純物領域をドレイン領域側にのみ有しており、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、上記不純物領域をソース領域側およびドレイン領域側の両方に有していることを特徴としている。
【0032】
電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、ドレイン領域側にのみ高い電界が印加されるのに対し、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、ソース領域側とドレイン領域側との両方に高い電界が印加される。そこで、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、不純物濃度の小さい高抵抗領域を、ゲート電極と一部がオーバーラップするようにドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側GOLD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極と一部がオーバーラップするようにソース領域側とドレイン領域側との両方に設けて対称構造(両側GOLD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となる。
【0033】
また、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となる。
【0034】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路を構成するトランジスタのうち、nチャネル型トランジスタのみが、上記不純物領域を有し、pチャネル型トランジスタは、上記不純物領域を含まない、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタであることを特徴としている。
【0035】
pチャネル型トランジスタは、nチャネル型トランジスタよりも素子耐圧が高いため、ドレイン領域側に上記不純物領域(高抵抗領域)を設ける構成を採らなくても、すなわち、単純ドレイン構造のような対称構造としても、回路の信頼性を確保することができる場合がある。したがって、上記高抵抗領域をnチャネル型トランジスタにのみ設け、pチャネル型トランジスタを単純ドレイン構造とすることにより、pチャネル型トランジスタの駆動能力を大きくできるというメリットがある。
【0036】
また、nチャネル型トランジスタは、上記高抵抗領域を有する構造であれば、片側LDDや片側GOLD構造のような非対称構造や、両側LDDや両側GOLD構造のような対称構造を採る構成が可能である。いずれの構造を採るかは、トランジスタの動作条件、電圧条件などに応じて設定することが可能である。
【0037】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、複数のトランジスタを含んで構成され、電流が一方向にのみ流れるロジック回路を備え、上記トランジスタの少なくとも一部は、ドレイン領域側にのみ上記不純物領域を有する非対称構造であることを特徴としている。
【0038】
上記ロジック回路としては、例えば、CMOS(complementary metal oxidesemiconductor )ロジック回路がある。電流の流れる方向が一方向のみであれば、上記ロジック回路を構成するトランジスタにおいては、例えば上記不純物領域が、電界が集中する側(ドレイン領域側)にのみあれば、上記不純物領域が高抵抗領域であることによって電界が緩和され、少なくとも回路の信頼性を確保することが可能となる。また、印加電圧や電流の大きさ、流れる期間などによっては、上記高抵抗領域をドレイン領域側に設けて非対称構造を採らなくても、すなわち、上記高抵抗領域を設けなくても、回路の信頼性を確保することができる場合もある。
【0039】
したがって、ロジック回路を構成するトランジスタの少なくとも一部を非対称構造とすることにより、ロジック回路ひいては駆動回路において高信頼性と高駆動能力とを両方得ることができる。
【0040】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、複数のトランジスタを含んで構成され、入力信号のレベルに応じて電流の流れる方向が変化する転送ゲートを備え、上記転送ゲートは、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されていることを特徴としている。
【0041】
転送ゲートにおいては、入力信号のレベルに応じて電流の流れる方向が変化するので、転送ゲートを構成するトランジスタにおいては、ソース領域側およびドレイン領域側のいずれの側にも高い電界が印加され得る。したがって、上記不純物領域をソース領域側およびドレイン領域側の両方に有する対称構造のトランジスタで転送ゲートを構成することにより、ソース領域側およびドレイン領域側の両側での電界の集中を緩和して、転送ゲートひいては駆動回路の信頼性の低下を回避することができる。
【0042】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純 物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、各画素に供給するアナログ映像信号をサンプリングするサンプリング回路を備え、上記サンプリング回路は、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されていることを特徴としている。
【0043】
サンプリング回路においては、入力されるアナログ映像信号のレベルに応じて電流の流れる方向が変化するので、サンプリング回路を構成するトランジスタにおいては、ソース領域側およびドレイン領域側のいずれの側にも高い電界が印加され得る。したがって、上記不純物領域をソース領域側およびドレイン領域側の両方に有する対称構造のトランジスタでサンプリング回路を構成することにより、ソース領域側およびドレイン領域側の両側での電界の集中を緩和して、サンプリング回路ひいては駆動回路の信頼性の低下を回避することができる。
【0044】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記駆動回路は、複数の電源電圧により駆動される複数の回路で構成され、各回路におけるトランジスタの上記不純物領域の幅は、当該トランジスタと対応する電源電圧に応じて設定されていることを特徴としている。
【0045】
任意の回路に対応する電源電圧が高い場合には、当該回路のトランジスタにおいてドレイン領域に印加される電界も高くなる。この場合に、上記電界を緩和するためには、上記トランジスタのドレイン領域側に設けられる上記不純物領域(高抵抗領域)の幅を長くする必要が生じる。
【0046】
したがって、各回路のトランジスタと対応する電源電圧に応じて、当該トランジスタの上記高抵抗領域の幅(長さ)を設定することにより、いかなる電源電圧が回路に印加される場合でも、集中する電界を確実に緩和することができ、回路の信頼性を確実に向上させることができる。
【0047】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記画素に書き込む映像データを供給するための複数のデータ信号線と、上記映像データの上記画素への書き込みを制御するための複数の走査信号線とをさらに備え、上記駆動回路は、上記データ信号線を駆動するためのデータ信号線駆動回路と、上記走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とで構成されていることを特徴としている。
【0048】
複数のデータ信号線を介してデータ信号線駆動回路によって各画素に供給される映像データの当該画素への書き込みを、走査信号線駆動回路が複数の走査信号線を介して制御することにより、各画素において映像データに応じた画像を表示させることが可能となる。
【0049】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方が、上記画素が形成される基板上に形成されていることを特徴としている。
【0050】
上記の構成によれば、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方を、画素と同一基板上に同一プロセスで形成することが可能となり、製造コストや実装コストの低減と、実装良品率のアップが期待できる。
【0051】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方を構成する能動素子が、多結晶シリコン薄膜トランジスタであることを特徴としている。
【0052】
このように多結晶シリコン薄膜を用いてトランジスタを形成すると、従来のアクティブマトリクス液晶表示装置に用いられていた非晶質シリコン薄膜トランジスタに比べて、極めて駆動力の高い特性が得られるので、上記の効果に加えて、上記信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方と、上記画素とを、容易に同一基板上に形成することができるという利点がある。
【0053】
また、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、単結晶シリコントランジスタに比べて、結晶性が劣っているため、同等のサイズの素子においても耐圧が低く、また、駆動能力も小さい。したがって、一般的には多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて高性能の回路を構成することは困難である。
【0054】
しかし、本発明によれば、回路において高信頼性を高駆動能力とを同時に得ることができるので、多結晶シリコン薄膜トランジスタを本発明の画像表示装置に適用した場合には、高い信頼性と良好な画像表示を実現することが可能となる。
【0055】
本発明に係る画像表示装置は、上記の課題を解決するために、上記能動素子が、600℃以下の温度で形成されることを特徴としている。
【0056】
このように、600℃以下のプロセス温度で、多結晶シリコン薄膜トランジスタを形成する場合には、歪み点温度が低いが、安価でかつ大型化の容易なガラスを基板として用いることができるので、上記の効果に加えて、大型の画像表示装置を低コストで製造することができる。
【0057】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0058】
本実施形態に係る画像表示装置は、アクティブマトリクス駆動方式の液晶表示装置であり、図2に示すように、画素アレイ1、走査信号線駆動回路2、データ信号線駆動回路3、プリチャージ回路4、制御回路5等からなっている。
【0059】
画素アレイ1は、列方向に複数配置されるデータ信号線SL(SLi,SLi+1,…;iは自然数)と、行方向に複数配置される走査信号線GL(GLj,GLj+1,…;jは自然数)とを有している。つまり、データ信号線SLと走査信号線GLとは互いに垂直に交差している。そして、隣接する2本のデータ信号線SLと、隣接する2本の走査信号線GLとで包囲された部分に、画素(図中、PIX)1aが設けられている。したがって、画素1aは、マトリクス状に設けられていることになる。
【0060】
画素1aは、図3に示すように、スイッチング素子である画素トランジスタSWと、液晶容量CL を含む画素容量CP (必要に応じて補助容量CSが付加される)とによって構成される。画素1aにおいては、画素トランジスタSWのドレインおよびソースを介してデータ信号線SLと画素容量CPの一方の電極とが接続され、画素トランジスタSWのゲートが走査信号線GLに接続され、画素容量CP の他方の電極が全画素に共通の共通電極線(図示せず)に接続されている。これによって、画素容量CP における液晶容量CL に電圧が印加されると、液晶の透過率または反射率が変調され、画素アレイ1に映像信号DATに応じた画像が表示される。
【0061】
データ信号線駆動回路3は、クロック信号CKS等の制御信号に同期して、入力された映像信号(データ)DATをサンプリングし、必要に応じて増幅して、各データ信号線SLに出力する。
【0062】
走査信号線駆動回路2は、クロック信号CKG等の制御信号に同期して、走査信号線GLを順次選択し、画素1a内の画素トランジスタSWの開閉を制御することにより、各データ信号線SLに出力された映像信号DATを、各画素1aに書き込むとともに、各画素1aに保持させる。
【0063】
プリチャージ回路4は、データ信号線SLへの映像信号の出力を補助するために必要に応じて設けられる回路であって、データ信号線駆動回路3からデータ信号線SLへ映像信号を出力する前に、データ信号線を予備充電する。
【0064】
制御回路5は、走査信号線駆動回路2、データ信号線駆動回路3およびプリチャージ回路4の動作を制御するための各種の制御信号を生成する回路である。制御信号としては、クロック信号GCK・SCK、スタート信号GST・SST、イネーブル信号GEN、映像信号DAT、プリチャージ制御信号PCT、チャージレベル信号PSG等が用意されている。
【0065】
ところで、データ信号線の駆動方式としては、入力される映像信号DATの違いから点順次駆動方式と線順次駆動方式とが知られている。一般に、駆動回路と画素とが一体化された多結晶シリコンTFTパネルにおいては、その回路構成の簡易性から、点順次駆動方式の駆動回路が用いられることが多い。そこで、以下に、点順次駆動方式のデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2の詳細について述べる。
【0066】
上記データ信号線駆動回路3は、例えば、図4に示すように、シフトレジスタ回路11と、バッファ回路12と、サンプリング回路13とを備えている。シフトレジスタ回路11は、複数のフリップフロップ回路11aとNANDゲ−ト11bとで構成されており、クロック信号SCKおよび反転クロック信号/SCK(SCKの反転信号)のタイミングでスタート信号SSTを順次転送する。バッファ回路12は、シフトレジスタ回路11から出力されるパルス信号を取り込んで、保持・増幅すると共に、必要に応じて反転信号を生成する。サンプリング回路13は、制御信号によってONすることで、入力されたアナログ映像信号DATを取り込んでサンプリングし、データ信号線SLn (n=1、2、3、…)に出力する。
【0067】
つまり、点順次駆動方式では、入力された映像信号DATは、シフトレジスタ回路11の各段(各フリップフロップ回路11a)の出力パルスSNn (n=1、2、3、…)に同期してサンプリング回路13を開閉することにより、データ信号線SLn(n=1,2,3,4,…)に出力される。ここで、図4の構成では、隣接する2個のフリップフロップ回路11aからの出力信号の重なりパルスからサンプリング信号Sn、/Sn (Sn の反転信号)を生成している。したがって、サンプリング信号Sn の立ち下がり、および、サンプリング信号/Snの立ち上がりのタイミングにおける映像信号DATが、データ信号線SLn に出力される。
【0068】
走査信号線駆動回路2は、図5に示すように、クロック信号GCKおよび反転クロック信号/GCK(GCKの反転信号)のタイミングでスタート信号GSTを順次転送するシフトレジスタ11を備えている。この走査信号線駆動回路2では、シフトレジスタ11において隣接する2つのフリップフロップ回路11a・11aの出力信号GNn (n=1、2、3、…)の論理演算がNANDゲート11bにて行われる。そして、NANDゲート11bの出力パルスと、制御回路5から供給されるイネーブル信号GENの反転信号/GENとの論理演算がNORゲート14にて行われ、その結果がバッファ回路15を経て走査信号として走査信号線GLn(n=1、2、3、…)に出力される。
【0069】
なお、走査信号線駆動回路2は、クロック信号GCKに同期して順次転送される出力パルス信号GNn と、パルス幅を規定する信号GPSとの積(AND)信号を、走査信号線GLnに出力する構成とすることもできる。
【0070】
上述した走査信号により、映像信号DATの各画素への書き込み、保持が制御される。
【0071】
次に、データ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタの構造について説明する。
【0072】
図1(a)ないし図1(d)は、本発明に係る画像表示装置に備えられるデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタの構造およびそれを表す記号を示している。なお、図1(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図1(c)(d)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0073】
図1(a)(c)のトランジスタにおいては、ソース領域22c・ドレイン領域22d(各高濃度不純物領域)とチャネル領域22e(ゲート電極直下の領域)との間に、ソース領域22c・ドレイン領域22dよりも低濃度の不純物領域22a・22bが形成されている。そして、ソース側の不純物領域22aおよびドレイン側の不純物領域22bの一部がゲート電極25とそれぞれオーバーラップした構造となっている。
【0074】
一方、図1(b)(d)のトランジスタでは、チャネル領域22eとドレイン領域22dとの間にのみ、ドレイン領域22dよりも低濃度の不純物領域22bが形成されており、チャネル領域22eとソース領域22cとの間にはソース領域22cよりも低濃度の不純物領域は形成されていない。そして、ドレイン側の不純物領域22bの一部がゲート電極25とオーバーラップする構造となっている。
【0075】
したがって、図1(a)(c)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで対称構造となっており、図1(b)(d)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで非対称構造となっている。
【0076】
また、図1(a)(c)のトランジスタでは、不純物領域22a・22bが両方ともゲート電極25とオーバーラップしている。したがって、このような構造を本実施形態では両側GOLD構造と呼ぶ。これに対して、図1(b)(d)のトランジスタでは、片側の不純物領域22bのみゲート電極25とオーバーラップしている。したがって、このような構造を本実施形態では片側GOLD構造と呼ぶ。
【0077】
ここで、図1(a)ないし図1(d)のトランジスタを、例えば、走査信号線駆動回路2やデータ信号線駆動回路3におけるシフトレジスタ回路11のフリップフロップ回路(ラッチ回路)11aに適用すれば以下の通りとなる。
【0078】
フリップフロップ回路11aは、図6に示すように、3個のインバータ31・32・33と、2個の転送ゲート34・35とで構成されている。インバータ31・32・33はそれぞれ、図1(b)に示すnチャネル型トランジスタ41と、図1(d)に示すpチャネル型トランジスタ42とを、電源−アース間で直列接続したものである。一方、転送ゲート34・35はそれぞれ、図1(a)に示すnチャネル型トランジスタ43と、図1(c)に示すpチャネル型トランジスタ44とを並列接続したものである。
【0079】
ここで、インバータ31・32・33を構成するトランジスタでは、電流は一方向に(電源からアースに向けて)のみ流れるのに対し、転送ゲート34・35を構成するトランジスタでは、電流の方向はその信号レベルにより変化するので、電流は両方向(ソース方向およびドレイン方向)に流れ得る。
【0080】
そこで、本実施形態では、インバータ31・32・33を構成するトランジスタを非対称構造のトランジスタとする一方、転送ゲート34・35を構成するトランジスタを対称構造のトランジスタとした。
【0081】
一方、図1(a)ないし図1(d)のトランジスタを、例えば、データ信号線駆動回路3におけるフリップフロップ回路11aより後段の回路に適用すれば以下の通りとなる。
【0082】
図7に示すように、データ信号線駆動回路3のNAND回路11bは、図1(b)に示す2個のnチャネル型トランジスタ41と、図1(d)に示す2個のpチャネル型トランジスタ42とで構成されている。また、バッファ回路12は、3個のインバータ36・37・38で構成されている。インバータ36・37・38はそれぞれ、nチャネル型トランジスタ41とpチャネル型トランジスタ42とを、電源−アース間で直列接続したものである。サンプリング回路13は、図1(a)に示すnチャネル型トランジスタ43と、図1(c)に示すpチャネル型トランジスタ44とを並列接続したものである。nチャネル型トランジスタ43とpチャネル型トランジスタ44は、それぞれアナログスイッチを構成している。
【0083】
ここで、NAND回路11bおよびインバータ36・37・38は、ロジック回路であり、これらを構成するトランジスタでは、電流は一方向に(電源からアースに向けて)のみ流れるのに対し、サンプリング回路13を構成するトランジスタでは、電流の方向はその信号レベルにより変化するので、電流は両方向に流れ得る。
【0084】
そこで、本実施形態では、NAND回路11bおよびインバータ36・37・38を構成するトランジスタを非対称構造のトランジスタとする一方、サンプリング回路13を構成するトランジスタを対称構造のトランジスタとした。
【0085】
このように、トランジスタの動作状態(電流の流れ方)に応じて、対称構造と非対称構造のトランジスタを使い分け、データ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成する、少なくとも一部のトランジスタを非対称構造とした理由は以下の通りである。
【0086】
一般に、電流の流れる方向が変化するトランジスタにおいては、電流の向きによって電界の集中する側がソース側とドレイン側とで入れ替わる。したがって、回路の信頼性を確保するためには、横方向の電界を緩和すべく、LDD構造またはGOLD構造のように不純物領域22a・22bを設けることで対応可能である。
【0087】
しかし、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、電流が集中する側は、常にドレイン側の一方のみであるので、ソース側に不純物領域22aを設けておく必要がなく、ドレイン側に不純物領域22bを設けておけば、横方向の電界を緩和して回路の信頼性を確保することが可能となる。しかも、この場合、ソース側には高抵抗領域がないので、寄生抵抗を含めたトランジスタ全体のオン抵抗が低下し、大きな駆動力を確保することも可能となる。
【0088】
つまり、各駆動回路を構成するトランジスタの全てが対称構造を採らなくても、トランジスタの動作条件に応じて、不純物領域22bのみを設けた非対称構造のトランジスタを採用すれば、回路の信頼性を確保しつつ、駆動能力の低下を最小限に抑えることができる。
【0089】
したがって、電流が一方向にのみ流れるトランジスタ(上記の例ではインバータ31・32・33、NAND回路11b、インバータ36・37・38を構成するトランジスタ)を不純物領域22bのみを有する非対称構造(片側GOLD構造)のトランジスタで構成する一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタ(上記の例では転送ゲート34・35、サンプリング回路13を構成するトランジスタ)を、不純物領域22a・22bの両方を有する対称構造(両側GOLD構造)のトランジスタで構成することにより、全てのトランジスタを両側GOLD構造で構成した場合に比べ、回路において高信頼性と広い動作マージンとを両方確実に得ることが可能となる。
【0090】
ところで、データ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタは、図1(a)ないし図1(d)で示したものに限定されるわけではない。
【0091】
例えば、図8(a)ないし図8(d)は、上記トランジスタの他の構造およびそれを表す記号を示している。なお、図8(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図8(c)(d)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0092】
図8(a)(c)のトランジスタにおいては、ソース領域22c・ドレイン領域22d(各高濃度不純物領域)とチャネル領域22eとの間に、不純物領域22a・22bがそれぞれ形成されている。これら不純物領域22a・22bは、ゲート電極直下の領域においてのみゲート電極25とオーバーラップするようにそれぞれ設けられている。
【0093】
一方、図8(b)(d)のトランジスタでは、チャネル領域22eとドレイン領域22dとの間にのみ不純物領域22bが形成されており、チャネル領域22eとソース領域22cとの間にはソース領域22cよりも低濃度の不純物領域は形成されていない。ドレイン側の不純物領域22bは、ゲート電極直下の領域においてのみゲート電極25とオーバーラップするように設けられている。
【0094】
したがって、図8(a)(c)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで対称構造となっており、図8(b)(d)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで非対称構造となっている。
【0095】
また、図8(a)(c)のトランジスタは、不純物領域22a・22bが両方ともゲート電極25とオーバーラップする構造となっており、両側GOLD構造である。これに対して、図8(b)(d)のトランジスタは、片側の不純物領域22bのみゲート電極25とオーバーラップしており、片側GOLD構造である。
【0096】
図8(a)ないし図8(d)のトランジスタは、不純物領域22a・22bとゲート電極25とのオーバーラップの仕方が異なる以外は、基本的には図1(a)ないし図1(d)のトランジスタと同じ構造である。したがって、図1(a)ないし図1(d)のトランジスタの代わりに図8(a)ないし図8(d)のトランジスタを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【0097】
また、例えば、図9(a)ないし図9(d)は、上記トランジスタのさらに他の構造およびそれを表す記号を示している。なお、図9(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図9(c)(d)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0098】
図9(a)(c)のトランジスタにおいては、ソース領域22c・ドレイン領域22d(各高濃度不純物領域)とチャネル領域22eとの間に不純物領域22a・22bがそれぞれ形成されている。チャネル領域22eは、ゲート電極直下に形成されており、不純物領域22a・22bは、ゲート電極25とはオーバーラップしていない。つまり、上記トランジスタにおいては、不純物領域22a・22bは、ゲート電極直下の領域の外側に形成されている。
【0099】
一方、図9(b)(d)のトランジスタでは、チャネル領域22eとドレイン領域22dとの間にのみ、不純物領域22bが形成されており、チャネル領域22eとソース領域22cとの間にはソース領域22cよりも低濃度の不純物領域は形成されていない。また、チャネル領域22eは、ゲート電極直下に形成されており、ドレイン側の不純物領域22bは、ゲート電極25とはオーバーラップしていない。つまり、上記トランジスタにおいては、不純物領域22bは、ゲート電極直下の領域の外側のドレイン側に形成されている。
【0100】
したがって、図9(a)(c)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで対称構造となっており、図9(b)(d)のトランジスタは、ソース側とドレイン側とで非対称構造となっている。
【0101】
また、図9(a)(c)のトランジスタは、不純物領域22a・22bがゲート電極25とオーバーラップしない両側LDD構造である。これに対して、図9(b)(d)のトランジスタは、上記LDD構造において片側の不純物領域22bのみを設ける構成であり、この構造を本実施形態では片側LDD構造と呼ぶ。
【0102】
図9(a)ないし図9(d)のトランジスタは、不純物領域22a・22bとゲート電極25とがオーバーラップするか否かで異なる以外は、基本的には図1(a)ないし図1(d)のトランジスタと同じ構造である。したがって、図1(a)ないし図1(d)のトランジスタの代わりに図9(a)ないし図9(d)のトランジスタを用いても、本実施形態の効果を得ることができる。
【0103】
ところで、図10は、走査線駆動回路2のバッファ回路15を構成する2個のインバータ15a・15b間にレベルシフト回路(図中LSで示す)16を設けた構成を示している。この構成では、レベルシフト回路16より前段の走査回路部分と、レベルシフト回路16より後段の出力回路部分とのそれぞれに対応した駆動電源が設けられることになる。この場合、走査回路部分の駆動電圧(VDD1)よりも高い電圧(VDD2)で出力回路部分が駆動されるようになっている。
【0104】
このように走査線駆動回路が複数の電源電圧で駆動される回路で構成される場合には、各トランジスタにおける低濃度の不純物領域22a・22bの幅(長さ)を、対応する電源電圧に応じて設定することにより、それぞれの回路部分において、信頼性と駆動能力との最適な組み合わせを実現することが可能となる。
【0105】
〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、実施の形態1と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。
【0106】
本実施形態に係る画像表示装置は、図11に示すように、実施の形態1の画像表示装置と同様、画素アレイ1と、走査信号線駆動回路2と、データ信号線駆動回路3と、プリチャージ回路4と、制御回路5とを備えており、さらに電源回路6を備えている。本実施形態では、画素アレイ1と、走査線駆動回路2と、データ信号線駆動回路3とは、同一基板上に形成されている。走査信号線駆動回路2およびデータ信号線駆動回路3は、制御回路5と電源回路6とによって駆動される。
【0107】
電源回路6は、走査信号線駆動回路2に与える高電位側の電源電圧 GH と低電位側の電源電圧 GL とを出力するとともに、データ信号線駆動回路3およびプリチャージ回路4に与える高電位側の電源電圧VSHと低電位側の電源電圧VSLとを出力する。また、電源回路6は、対向基板上の共通電極に与える共通電位COMを出力する。
【0108】
このような構成においては、データ信号線駆動回路3は、画面(表示領域)とほぼ同じ長さの領域に広く分散して配置されているので、信号線などの配線長は極めて長くなっている。そのため、信号のなまりが大きくなり、動作マージンが低下するので、本発明による効果が大きくなる。
【0109】
また、走査信号線駆動回路2およびデータ信号線駆動回路3を画素アレイ1と同一基板上に(モノリシックに)形成することにより、これらを別々に構成して実装するよりも、駆動回路の製造コストや実装コストの低減を図ることができると共に、信頼性の向上にも効果がある。なお、上記各回路の一方のみを画素アレイ1と同一基板上に形成する構成であっても上記の効果を得ることはできる。
【0110】
また、透過型液晶表示装置を形成する場合、表示部(画素部)は石英やガラス等の透明基板を用いて形成する必要があり、その能動素子として、非晶質シリコン薄膜トランジスタや多結晶シリコン薄膜トランジスタなどを用いることができる。
【0111】
一方、駆動回路を形成するためには、駆動能力の高いトランジスタが必要となる。したがって、走査信号線駆動回路2やデータ信号線駆動回路3は、駆動能力の高い多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて構成されることが望ましい。
【0112】
ここで、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、石英やガラス等の透明基板を用いて形成することができるので、多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いることによって、画素アレイ1と同一の透明基板上に同一の製造工程で、実用的な駆動能力を有する走査信号線駆動回路2やデータ信号線駆動回路3を構成することができる。したがって、多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて各駆動回路と画素アレイ1とを一体形成する本実施形態の構成は、実施の形態1よりもさらに効果的である。
【0113】
ところで、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、単結晶シリコントランジスタ(MOSトランジスタ)に比べて、同一サイズでの駆動能力が1〜2桁小さく、動作マージンを確保することが困難である。そこで、本実施形態では、実施の形態1のように必要に応じてチャネル領域の片側(ドレイン領域側)または両側(ソース領域側およびドレイン領域側)に、不純物濃度の小さい領域を設けることで、動作マージンを確保するようにしている。具体的には、図12(a)ないし図12(c)に示すトランジスタを用いている。
【0114】
図12(a)ないし図12(c)は、本実施形態に係る画像表示装置に備えられるデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタの構造およびそれを表す記号を示している。なお、図12(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図12(c)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0115】
つまり、図12(a)(b)のトランジスタは、図1(a)(b)のトランジスタと同一の構造であり、図12(c)のトランジスタは、図1(c)のトランジスタにおいて低濃度不純物領域を有さない単純ドレイン構造となっている。したがって、図12(a)(c)のトランジスタは対称構造(図12(a)のみ両側GOLD構造)であり、図12(b)のトランジスタのみが非対称構造(片側GOLD構造)である。
【0116】
つまり、データ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタのうち、nチャネル型トランジスタのみが、不純物領域22a・22bを有し、pチャネル型トランジスタは、上記不純物領域22a・22bを含まない、ソース側とドレイン側とで対称構造のトランジスタである。
【0117】
一般に、pチャネル型トランジスタは、nチャネル型トランジスタよりも素子耐圧が高いため、低濃度不純物領域を有する構造を採らなくても、信頼性を確保することができる場合がある。そのような場合には、単純ドレイン構造を採るほうが電流駆動力が大きくなり、動作マージンの拡大を図ることができる。このような理由から、本実施形態では、pチャネル型トランジスタにおいては単純ドレイン構造のみ採用するようにしている。したがって、例えば、図6および図7におけるpチャネル型トランジスタ42・44は、本実施形態においてはともに図12(c)の構造のトランジスタに置き換えられる。
【0118】
この場合、電流が一方向にのみ流れるロジック回路(図6のインバータ31・32・33)およびバッファ回路12(図7のインバータ36・37・38)を構成するトランジスタの一部だけが非対称構造のトランジスタ(図ではnチャネル型トランジスタ41)で構成されることになる。つまり、本発明は、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、その少なくとも一部が非対称構造であればよいことになる。
【0119】
次に、図12(a)(c)のトランジスタの製造方法について説明する。図13(a)ないし図13(k)は、上記トランジスタの製造工程における断面図を示している。
【0120】
まず、ガラス基板21上に、非晶質シリコン薄膜a-Siを堆積させる(図13(a))。次いで、その非晶質シリコン薄膜a-Siにエキシマレーザを照射することにより、多結晶シリコン薄膜22を形成する(図13(b))。この多結晶シリコン薄膜22を所望の形状にパターニングし(図13(c))、n型領域の多結晶シリコン薄膜22に、レジスト23を用いて燐(P-イオン)を局所的に注入することにより、低濃度の不純物領域(n- 領域)22a・22bを形成する(図13(d))。なお、多結晶シリコン薄膜22において、低濃度の不純物が注入されないゲート電極直下の領域22eは、チャネル領域となる領域である。その後、二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜24を形成する(図13(e))。
【0121】
さらに、ゲート電極25を不純物領域22a・22bとオーバーラップするようにアルミニウム等で形成した後(図13(f))、多結晶シリコン薄膜22においてソース領域(n+ 領域)22cおよびドレイン領域(n+ 領域)22dとなるべき部分に不純物を注入する(図13(g)(h))。このとき、n型領域には燐(P+イオン)を注入し、p型領域では硼素(B+ イオン))を注入する。
【0122】
なお、n型領域に不純物を注入する際には、ゲート電極25を覆うようにレジスト26でマスクする(図13(g))。これにより、不純物領域22a・22bは、ゲート電極直下の領域の外側にまで形成される。一方、p型領域に不純物を注入する際には、n型領域をレジスト26でマスクする(図13(h))。
【0123】
そして、二酸化シリコン、窒化シリコン等からなる層間絶縁膜27を堆積させ(図13(i))、層間絶縁膜27にコンタクトホール27a…を形成する(図13(j))。最後に、コンタクトホール27a…にアルミニウム等の金属配線28…を形成する(図13(k))。
【0124】
なお、液晶表示装置においては、この後、さらに別の層間絶縁膜を介して透明電極(透過型液晶表示装置の場合)や反射電極(反射型液晶表示装置の場合)を形成することになる。
【0125】
また、図12(b)の構造のトランジスタの製造においては、図13(d)の工程において不純物を注入する際にレジスト23のマスクパターンを適切に設定することによって、ソース領域22cよりも低濃度の不純物領域22aが形成されるのを防ぐようにすればよい。
【0126】
上記の工程で製造される能動素子としての多結晶シリコン薄膜トランジスタは、600℃以下のプロセス温度で形成される。上記トランジスタを形成する場合、安価で大面積のガラス基板を用いることができるので、画像表示装置の低価格化と大面積化とを容易に実現することが可能となる。
【0127】
ところで、図12(a)ないし図12(c)に示す構造のトランジスタ以外にも、例えば、図14(a)ないし図14(c)に示す構造のトランジスタを用いてもよい。
【0128】
図14(a)ないし図14(c)は、本実施形態に係る画像表示装置に備えられるデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタの他の構造およびそれを表す記号を示している。なお、図14(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図14(c)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0129】
つまり、図14(a)(b)のトランジスタは、図8(a)(b)のトランジスタと同一の構造であり、図14(c)のトランジスタは、図12(c)のトランジスタと同一の単純ドレイン構造である。したがって、図14(a)(c)のトランジスタは対称構造(図14(a)のみ両側GOLD構造)であり、図14(b)のトランジスタのみが非対称構造(片側GOLD構造)である。pチャネル型トランジスタにおいては上記と同様に単純ドレイン構造を採用することにより、大きな電流駆動力を得て、動作マージンの拡大を図ることができる。
【0130】
次に、図14(a)(c)のトランジスタの製造方法について説明する。図15(a)ないし図15(k)は、上記トランジスタの製造工程における断面図を示している。
【0131】
まず、ガラス基板21上に、非晶質シリコン薄膜a-Siを堆積させる(図15(a))。次いで、その非晶質シリコン薄膜a-Siにエキシマレーザを照射することにより、多結晶シリコン薄膜22を形成する(図15(b))。この多結晶シリコン薄膜22を所望の形状にパターニングし(図15(c))、n型領域の多結晶シリコン薄膜22に、レジスト23を用いて燐(P-イオン)を局所的に注入することにより、低濃度の不純物領域(n- 領域)22a・22bを形成する(図15(d))。なお、多結晶シリコン薄膜22において、低濃度の不純物が注入されない領域22eは、チャネル領域となる領域である。その後、二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜24を形成する(図15(e))。
【0132】
さらに、ゲート電極25を不純物領域22a・22bとオーバーラップするようにアルミニウム等で形成した後(図15(f))、多結晶シリコン薄膜22においてソース領域(n+ 領域)22cおよびドレイン領域(n+ 領域)22dとなるべき部分に不純物を注入する(図15(g)(h))。このとき、n型領域には燐(P+イオン)を注入し、p型領域には硼素(B+ イオン)を注入する。
【0133】
なお、n型領域に不純物を注入する際には、図13(g)の場合とは異なり、p型領域のみをレジスト26でマスクし(図15(g))、p型領域に不純物を注入する際には、n型領域をレジスト26でマスクする(図15(h))。n型領域においては、レジスト26でマスクしなくても、不純物注入の際にはゲート電極25がマスクとなり、結果的にゲート電極直下にのみ低濃度の不純物領域22a・22bが残ることになる。
【0134】
そして、二酸化シリコン、窒化シリコン等からなる層間絶縁膜27を堆積させ(図15(i))、層間絶縁膜27にコンタクトホール27a…を形成する(図15(j))。最後に、コンタクトホール27a…にアルミニウム等の金属配線28…を形成する(図15(k))。
【0135】
なお、液晶表示装置においては、この後、さらに別の層間絶縁膜を介して透明電極(透過型液晶表示装置の場合)や反射電極(反射型液晶表示装置の場合)を形成することになる。
【0136】
また、図14(b)の構造のトランジスタの製造においては、図15(d)の工程において不純物を注入する際にレジスト23のマスク範囲を適切に設定することによって、ソース領域22cよりも低濃度の不純物領域22aが形成されるのを防ぐようにすればよい。
【0137】
また、図12(a)ないし図12(c)に示す構造のトランジスタ以外にも、例えば、図16(a)ないし図16(c)に示す構造のトランジスタを用いてもよい。
【0138】
図16(a)ないし図16(c)は、本実施形態に係る画像表示装置に備えられるデータ信号線駆動回路3および走査信号線駆動回路2を構成するトランジスタのさらに他の構造およびそれを表す記号を示している。なお、図16(a)(b)のトランジスタは、nチャネル型トランジスタを示し、図16(c)のトランジスタは、pチャネル型トランジスタを示している。
【0139】
つまり、図16(a)(b)のトランジスタは、図9(a)(b)のトランジスタと同一の構造であり、図16(c)のトランジスタは、図12(c)のトランジスタと同一の単純ドレイン構造である。したがって、図16(a)(c)のトランジスタは対称構造(図16(a)のみ両側LDD構造)であり、図16(b)のトランジスタのみが非対称構造(片側LDD構造)である。pチャネル型トランジスタにおいては上記と同様に単純ドレイン構造を採用することにより、大きな電流駆動力を得て、動作マージンの拡大を図ることができる。
【0140】
次に、図16(a)(c)のトランジスタの製造方法について説明する。図17(a)ないし図17(k)は、上記トランジスタの製造工程における断面図を示している。
【0141】
まず、ガラス基板21上に、非晶質シリコン薄膜a-Siを堆積させる(図17(a))。次いで、その非晶質シリコン薄膜a-Siにエキシマレーザを照射することにより、多結晶シリコン薄膜22を形成し(図17(b))、この多結晶シリコン薄膜22を所望の形状にパターニングする(図17(c))。次に、二酸化シリコンからなるゲート絶縁膜24を形成し(図17(d))、さらにその上にゲート電極25をアルミニウム等で形成する(図17(e))。
【0142】
そして、p型領域をレジスト23でマスクすると共に、n型領域においてはゲート電極25を覆うようにレジスト23でマスクし、燐(P+ イオン)を局所的に注入する(図17(f))。これにより、n型領域においては、レジスト直下の領域の外側に、ソース領域(n+領域)22c・ドレイン領域(n+ 領域)22dが形成される。
【0143】
次に、p型領域をレジスト26でマスクしてn型領域に燐(P- イオン)を注入する(図17(g))。このとき、n型領域においてはゲート電極25がマスクとなるため、ゲート電極直下の領域とソース領域22cおよびドレイン領域22dとの間に、ソース領域22cおよびドレイン領域22dよりも低濃度の不純物領域(n- 領域)22a・22bが形成される。また、n型領域をレジスト26でマスクしてp型領域に硼素(B+ イオン)を注入する(図17(h))。
【0144】
そして、二酸化シリコン、窒化シリコン等からなる層間絶縁膜27を堆積させ(図17(i))、層間絶縁膜27にコンタクトホール27a…を形成する(図17(j))。最後に、コンタクトホール27a…にアルミニウム等の金属配線28…を形成する(図17(k))。
【0145】
なお、液晶表示装置においては、この後、さらに別の層間絶縁膜を介して透明電極(透過型液晶表示装置の場合)や反射電極(反射型液晶表示装置の場合)を形成することになる。
【0146】
また、図16(b)の構造のトランジスタの製造においては、図17(f)の工程において不純物を注入する際にレジスト23のマスク範囲を適切に設定することによって、ソース領域22cよりも低濃度の不純物領域22aが形成されるのを防ぐようにすればよい。
【0147】
ところで、データ信号線駆動回路3や走査信号線駆動回路2を構成する能動素子として多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いた場合には、以下のメリットもある。
【0148】
例えば、通常のIC(integrated circuit)において片側LDD構造を得ようと思えば、両側LDD構造よりもマスク数が1枚増える(工程が増える)。つまり、ICでは、一般に、ゲート電極のサイドウォ−ルをマスクにして不純物注入を行うことにより、LDD構造を形成するための対称構造となるが、これを非対称構造とするためには、ソース側のサイドウォ−ルのみを除去することが必要となるため、そのためのプロセス(フォト工程+エッチング工程)が増加する。
【0149】
これに対し、多結晶シリコン薄膜トランジスタ(TFT)の製造プロセスでは、特性上の制約からLDDの長さを長くする必要があるため、サイドウォ−ル工程では実現できず、本文中に記載したようなマスク工程が必要である。したがって、このマスクの形状を変えるだけで非対称構造を実現することができる。つまり、TFTプロセスでは、その製造過程において、片側LDD(GOLD)構造と両側LDD(GOLD)構造とでマスク数が変化することはなく、マスクパターンを変えるだけで、同じマスク数で(同一工程で)片側LDD構造と両側LDD構造とを得ることができる。TFTプロセスでは、ICの場合のようなプロセスの追加は不要である。
【0150】
また、多結晶シリコン薄膜トランジスタにおいては、不純物領域22a・22bの幅(長さ)をマスクによって自由に変更することができるため、目的・用途に応じて最適な設計を行うことができる。
【0151】
また、アナログ信号を扱うトランジスタ、すなわち、サンプリング回路13を構成するトランジスタを、不純物領域22a・22bを備えた対称構造の多結晶シリコン薄膜トランジスタとすることにより、以下の効果を得ることができる。
【0152】
すなわち、アナログ信号を扱うトランジスタにおいては、微小な電位差・電荷量が重要であるため、それを構成するトランジスタにリークがあると、誤作動を引き起こしやすい。なお、サンプリング回路13での誤作動としては、データラインへの書き込み不良(その結果、縞が見えるなどの表示上の欠陥となる)が予想される。
【0153】
そこで、サンプリング回路13を構成するトランジスタを両側GOLD(LDD)構造とすることにより、ソース側およびドレイン側のいずれの方向に電流が流れる場合においても、リーク電流を減少させることができるので、誤作動を避けることができる。
【0154】
なお、各実施の形態で説明したトランジスタを他の実施の形態に適用することも勿論可能である。
【0155】
なお、以上では、本発明の対象技術である画像表示装置の例として、アクティブマトリクス型の液晶表示装置について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の画像表示装置についても有効なものである。
【0156】
【発明の効果】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域を有し、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有している構成である。
【0157】
それゆえ、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、上記不純物領域(高抵抗領域)を、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側LDD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に設けて対称構造(両側LDD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となるという効果を奏する。
【0158】
また、この場合、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となるという効果を併せて奏する。
【0159】
さらに、駆動回路を構成するトランジスタの全てをLDD構造またはGOLD構造で構成した場合に比べ、回路において高信頼性と広い動作マージンとを両方確実に得ることが可能となるという効果を奏する。
【0160】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるドレイン領域側にのみ、上記不純物領域を有しており、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有している構成である。
【0161】
それゆえ、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、不純物濃度の小さい高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域におけるドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側GOLD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極直下の領域におけるソース領域側およびドレイン領域側の両方に設けて対称構造(両側GOLD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となるという効果を奏する。
【0162】
また、この場合、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となるという効果を併せて奏する。
【0163】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、ドレイン領域側にのみ上記不純物領域を有しており、上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有している構成である。
【0164】
それゆえ、例えば電流が一方向にのみ流れるトランジスタでは、不純物濃度の小さい高抵抗領域を、ゲート電極と一部がオーバーラップするようにドレイン領域側にのみ設けて非対称構造(片側GOLD構造)とする一方、電流の流れる方向が変化するトランジスタでは、上記高抵抗領域を、ゲート電極と一部がオーバーラップするようにソース領域側とドレイン領域側との両方に設けて対称構造(両側GOLD構造)とすることにより、上記高抵抗領域によって電界が緩和され、回路において高信頼性を得ることが可能となるという効果を奏する。
【0165】
また、この場合、電流が一方向にのみ流れるトランジスタにおいては、ソース領域側に高抵抗領域がないので、駆動能力の低下が抑えられ、大きな動作マージンを確保することが可能となるという効果を併せて奏する。
【0166】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路を構成するトランジスタのうち、nチャネル型トランジスタのみが、上記不純物領域を有し、pチャネル型トランジスタは、上記不純物領域を含まない、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタである構成である。
【0167】
それゆえ、pチャネル型トランジスタは、nチャネル型トランジスタよりも素子耐圧が高いため、ドレイン領域側に上記不純物濃度の小さい高抵抗領域を設ける構成を採らなくても、回路の信頼性を確保することができる場合がある。したがって、上記高抵抗領域をnチャネル型トランジスタにのみ設け、pチャネル型トランジスタを単純ドレイン構造とすることにより、pチャネル型トランジスタの駆動能力を大きくできるという効果を奏する。
【0168】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、複数のトランジスタを含んで構成され、電流が一方向にのみ流れるロジック回路を備え、上記トランジスタの少なくとも一部は、ドレイン領域側にのみ上記不純物領域を有する非対称構造である構成である。
【0169】
それゆえ、ロジック回路を構成するトランジスタにおいては、例えば上記不純物濃度の小さい領域が、電界が集中する側(ドレイン領域側)にのみあれば、上記領域が高抵抗領域であることによって電界が緩和され、少なくとも回路の信頼性を確保することが可能となる。また、印加電圧や電流の大きさ、流れる期間などによっては、上記高抵抗領域をドレイン領域側に設けて非対称構造を採らなくても、すなわち、上記高抵抗領域を設けなくても、回路の信頼性を確保することができる場合もある。
【0170】
したがって、ロジック回路を構成するトランジスタの少なくとも一部を非対称構造とすることにより、ロジック回路ひいては駆動回路において高信頼性と高駆動能力とを両方得ることができるという効果を奏する。
【0171】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、複数のトランジスタを含んで構成され、入力信号のレベルに応じて電流の流れる方向が変化する転送ゲートを備え、上記転送ゲートは、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されている構成である。
【0172】
それゆえ、転送ゲートを構成するトランジスタにおいては、ソース領域側およびドレイン領域側のいずれの側にも高い電界が印加され得る。したがって、上記不純物領域をソース領域側およびドレイン領域側の両方に有する対称構造のトランジスタで転送ゲートを構成することにより、ソース領域側およびドレイン領域側の両側での電界の集中を緩和して、転送ゲートひいては駆動回路の信頼性の低下を回避することができるという効果を奏する。
【0173】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、各画素に供給するアナログ映像信号をサンプリングするサンプリング回路を備え、上記サンプリング回路は、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されている構成である。
【0174】
それゆえ、サンプリング回路を構成するトランジスタにおいては、ソース領域側およびドレイン領域側のいずれの側にも高い電界が印加され得る。したがって、上記不純物濃度の小さい領域をソース領域側およびドレイン領域側の両方に有する対称構造のトランジスタでサンプリング回路を構成することにより、ソース領域側およびドレイン領域側の両側での電界の集中を緩和して、サンプリング回路ひいては駆動回路の信頼性の低下を回避することができるという効果を奏する。
【0175】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記駆動回路は、複数の電源電圧により駆動される複数の回路で構成され、各回路におけるトランジスタの上記不純物領域の幅は、当該トランジスタと対応する電源電圧に応じて設定されている構成である。
【0176】
それゆえ、各回路のトランジスタと対応する電源電圧に応じて、当該トランジスタの上記高抵抗領域の幅(長さ)を設定することにより、いかなる電源電圧が回路に印加される場合でも、集中する電界を確実に緩和することができ、回路の信頼性を確実に向上させることができるという効果を奏する。
【0177】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記画素に書き込む映像データを供給するための複数のデータ信号線と、上記映像データの上記画素への書き込みを制御するための複数の走査信号線とをさらに備え、上記駆動回路は、上記データ信号線を駆動するためのデータ信号線駆動回路と、上記走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とで構成されている構成である。
【0178】
それゆえ、複数のデータ信号線を介してデータ信号線駆動回路によって各画素に供給される映像データの当該画素への書き込みを、走査信号線駆動回路が複数の走査信号線を介して制御することにより、各画素において映像データに応じた画像を表示させることが可能となるという効果を奏する。
【0179】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方が、上記画素が形成される基板上に形成されている構成である。
【0180】
それゆえ、データ信号線駆動回路および走査信号線駆動回路の少なくとも一方を、画素と同一基板上に同一プロセスで形成することが可能となり、製造コストや実装コストの低減と、実装良品率のアップが期待できるという効果を奏する。
【0181】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方を構成する能動素子が、多結晶シリコン薄膜トランジスタである構成である。
【0182】
それゆえ、上記信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方と、画像表示を行う画素とを、容易に同一基板上に形成することができるという効果を奏する。
【0183】
また、多結晶シリコン薄膜トランジスタは、単結晶シリコントランジスタに比べて、結晶性が劣っているため、同等のサイズの素子においても耐圧が低く、また、駆動能力も小さい。したがって、一般的には多結晶シリコン薄膜トランジスタを用いて高性能の回路を構成することは困難であるが、本発明によれば、回路において高信頼性を高駆動能力とを同時に得ることができるので、多結晶シリコン薄膜トランジスタを本発明の画像表示装置に適用した場合には、高い信頼性と良好な画像表示を実現することが可能となるという効果を併せて奏する。
【0184】
本発明に係る画像表示装置は、以上のように、上記能動素子が、600℃以下の温度で形成される構成である。
【0185】
それゆえ、600℃以下のプロセス温度では、安価でかつ大型化の容易なガラスを基板として用いることができるので、大型の画像表示装置を低コストで製造することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)ないし(d)は、本発明の実施の一形態に係る画像表示装置の駆動回路に設けられる能動素子の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図2】 上記画像表示装置の概略の構成を示す回路図である。
【図3】 上記画像表示装置がアクティブマトリクス液晶表示装置の場合の画素の構成を示す回路図である。
【図4】 上記画像表示装置に設けられるデータ信号線駆動回路の概略の構成を示す回路図である。
【図5】 上記画像表示装置に設けられる走査信号線駆動回路の概略の構成を示す回路図である。
【図6】 上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路に設けられるフリップフロップ回路の構成を示す回路図である。
【図7】 上記データ信号線駆動回路において、上記フリップフロップ回路より後段の回路構成を示す回路図である。
【図8】 (a)ないし(d)は、上記能動素子の他の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図9】 (a)ないし(d)は、上記能動素子のさらに他の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図10】 複数の電源電圧で駆動される上記走査信号線駆動回路の概略の構成を示す回路図である。
【図11】 本発明の他の実施の形態に係る画像表示装置の概略の構成を示す回路図である。
【図12】 (a)ないし(c)は、上記画像表示装置の駆動回路に設けられる能動素子の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図13】 (a)ないし(k)は、上記能動素子の製造工程を示す断面図である。
【図14】 (a)ないし(c)は、上記画像表示装置の駆動回路に設けられる能動素子の他の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図15】 (a)ないし(k)は、上記能動素子の製造工程を示す断面図である。
【図16】 (a)ないし(c)は、上記画像表示装置の駆動回路に設けられる能動素子のさらに他の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図17】 (a)ないし(k)は、上記能動素子の製造工程を示す断面図である。
【図18】 従来の画像表示装置の駆動回路に設けられる能動素子の構成を示す断面図である。
【図19】 (a)ないし(k)は、上記能動素子の製造工程を示す断面図である。
【図20】 (a)および(b)は、上記能動素子の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【図21】 (a)および(b)は、上記能動素子の他の構造および記号を模式的に示す断面図および説明図である。
【符号の説明】
1a 画素
2 走査信号線駆動回路
3 データ信号線駆動回路
11b NAND回路(ロジック回路)
12 バッファ回路(ロジック回路)
13 サンプリング回路
22 多結晶シリコン薄膜
22a・22b 不純物領域
22c ソース領域
22d ドレイン領域
25 ゲート電極
31・32・33 インバータ(ロジック回路)
34・35 転送ゲート
36・37・38 インバータ(ロジック回路)
41 nチャネル型トランジスタ
42 pチャネル型トランジスタ
43 nチャネル型トランジスタ
44 pチャネル型トランジスタ
SL データ信号線
GL 走査信号線
SW 画素トランジスタ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an image display device such as a liquid crystal display device, and more particularly to an image display device capable of obtaining high drive capability and high reliability in a drive circuit for driving the image display device. is there.
[0002]
[Prior art]
  An active matrix liquid crystal display device is known as one of conventional image display devices. This liquid crystal display device is generally composed of a pixel array composed of a plurality of pixels, a drive circuit for driving each pixel, and the like.
[0003]
  By the way, in recent years, in order to reduce the size and resolution of a liquid crystal display device and reduce the mounting cost, attention has been paid to a technique for forming the pixel array for controlling display and the driving circuit on the same substrate. Yes. In such a liquid crystal display device integrated with a drive circuit, for example, a transmissive liquid crystal display device widely used at present, a quartz substrate or a glass substrate used for a pixel array is used as the same substrate. Therefore, a polycrystalline silicon thin film transistor that can be formed on such a substrate is used as an active element constituting the drive circuit.
[0004]
  As shown in FIG. 18, this polycrystalline silicon thin film transistor includes a contamination-preventing silicon oxide film 101 formed on a glass substrate 100, a channel region 102a, a source region 102b, and a silicon oxide film 101 formed on the silicon oxide film 101. It comprises a polycrystalline silicon thin film 102 composed of a drain region 102c, a gate insulating film 103, a gate electrode 104 and an interlayer insulating film 105, and metal wirings 106 and 106, which are sequentially deposited on the polycrystalline silicon thin film 102. . Such a polycrystalline silicon thin film transistor is manufactured, for example, by the following process.
[0005]
  First, after a silicon oxide film (not shown) is formed on the glass substrate 100 shown in FIG. 19A, an amorphous silicon thin film a-Si is deposited thereon (FIG. 19B). Next, the amorphous silicon thin film a-Si is irradiated with an excimer laser to form a polycrystalline silicon thin film 102 (FIG. 19C). The polycrystalline silicon thin film 102 is patterned into a desired shape (FIG. 19D), and a gate insulating film 103 made of silicon dioxide is formed thereon (FIG. 19E).
[0006]
  Further, the gate electrode 104 is formed of aluminum or the like (FIG. 19F). Thereafter, impurities (phosphorus in the n-type region and boron in the p-type region) are implanted into portions to be the source region 102b and the drain region 102c in the polycrystalline silicon thin film 102 (FIGS. 19G and 19H). When the impurity is implanted into the n-type region, the p-type region is masked with the resist 108 (FIG. 19G), and when the impurity is implanted into the p-type region, the n-type region is masked with the resist 108. (FIG. 19 (h)).
[0007]
  Then, an interlayer insulating film 105 made of silicon dioxide, silicon nitride or the like is deposited (FIG. 19 (i)), and contact holes 105a ... are formed in the interlayer insulating film 105 (FIG. 19 (j)). Finally, metal wirings 106 such as aluminum are formed in the contact holes 105a (FIG. 19 (k)).
[0008]
  In the production of a liquid crystal display device, a transparent electrode (in the case of a transmissive liquid crystal display device) or a reflective electrode (reflective type) is formed on the thin film transistor fabricated as described above via another interlayer insulating film. In the case of a liquid crystal display device).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
  By the way, the transistors constituting the drive circuit of the image display device described above have a simple drain structure as shown in FIGS. 20A and 20B, but in addition to this, FIG. In some cases, an LDD (Lightly Doped Drain) structure shown in FIG. This is because the LDD structure can improve the breakdown voltage of the transistor by providing impurity regions (high resistance regions) 115 and 116 having impurity concentrations lower than those of the source region 112 and the drain region 113 on both sides of the channel region 114. This is because it is extremely effective in increasing the reliability of the circuit.
[0010]
  20 (a) and 21 (a) show the structure of an n-channel transistor and a symbol representing it. FIGS. 20 (b) and 21 (b) show the structure of a p-channel transistor and it. The symbol showing is shown. In these drawings, reference numeral 111 denotes a gate electrode.
[0011]
  However, the LDD structure has the merit that the reliability of the circuit can be improved, but the driving force of the transistor is reduced due to the impurity regions 115 and 116 becoming a high resistance region, so that the performance of the circuit is limited. Also have.
[0012]
  For this reason, even if all the transistors constituting the drive circuit of the image display device have an LDD structure, there is a problem that it is impossible to obtain both high reliability and a wide operation margin in the circuit. Such a problem similarly occurs even when a transistor having a GOLD (gate overlapped lightly doped drain) structure in which the gate electrode overlaps the impurity region on the source region side and the impurity region on the drain region side is used.
[0013]
  The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The object of the present invention is to change the structure of a transistor constituting a driving circuit of an image display device according to the application, thereby achieving high reliability and wide operation. An object of the present invention is to provide an image display device capable of obtaining both margins.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention is provided in a matrix and supplies a plurality of pixels for displaying an image and a signal for driving and displaying the pixels to the pixels. In the image display device including the drive circuit, the drive circuit includes:A transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetrical structure between the source region side and the drain region side in which the direction of current flow changes. This transistor has an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side outside the region directly under the gate electrode, and the transistor having the symmetric structure is located outside the region directly under the gate electrode. The impurity region is provided on both the source region side and the drain region side.
[0015]
  The drive circuit includes, for example, a drive circuit for supplying video data to each pixel provided in a matrix and a drive circuit for controlling writing of the video data to the pixels. By controlling the writing of video data to each pixel by these drive circuits, an image corresponding to the video data is displayed at each pixel.
[0016]
  By the way, although these drive circuits are configured to include a plurality of transistors, the operation conditions are not necessarily the same in each transistor. For example, in the above drive circuit, there are a transistor in which the direction of current flow changes and a transistor in which the current flows in one direction.
[0017]
  In the former transistor, the electric field concentration side is switched between the source region side and the drain region side depending on the direction of the current. Therefore, in order to ensure circuit reliability, the lateral electric field should be relaxed. As in the LDD structure or the GOLD structure, it is necessary to provide impurity regions having a lower impurity concentration than the source region side and the drain region as high resistance regions on both the source region side and the drain region side.
[0018]
  However, in the latter transistor, the current concentration side is always only one side on the drain region side, so that the lateral electric field is alleviated only by providing the high resistance region only on one side on the drain region side. Circuit reliability can be ensured. In addition, in this case, since there is no high resistance region on the source region side, the on-resistance of the entire transistor including the parasitic resistance is reduced, and a large driving force can be secured.
[0019]
  In other words, even if all of the transistors do not have a symmetric structure, the reliability of the circuit is ensured by adopting an asymmetrical transistor in which a high resistance region is provided only on the drain side according to the operating conditions of the transistor. As a result, a decrease in driving capability can be minimized. Therefore, according to the above configuration, it is possible to reliably obtain both high reliability and a wide operation margin in the circuit as compared with the case where all of the transistors constituting the driving circuit are configured with the LDD structure or the GOLD structure.
[0020]
  An image display apparatus according to the present inventionAccording toThe drive circuit includes a transistor in which current flows only in one direction, and at least a part of the transistor has the asymmetric structure.
[0021]
  In a transistor in which current flows only in one direction, the current concentration side is always only one side on the drain region side, so that the circuit reliability can be improved by providing the high resistance region only on one side on the drain region side. It can be secured. In addition, in this case, since there is no high resistance region on the source region side, the on-resistance of the entire transistor including the parasitic resistance is reduced, and a large driving force can be secured.
[0022]
  Accordingly, in a transistor in which current flows only in one direction, an asymmetric structure in which a high resistance region is provided only on the drain region side can provide both high reliability and large driving capability in the circuit.
[0023]
  Further, in a transistor in which current flows only in one direction, depending on the applied voltage, the magnitude of the current, a flowing period, and the like, circuit reliability may be ensured without adopting the above asymmetric structure. For example, since a p-channel transistor has a higher element breakdown voltage than an n-channel transistor, circuit reliability can be ensured without adopting the asymmetric structure. In such a case, it is desirable from the viewpoint of driving capability to use a symmetrical structure (simple drain structure) in which the high resistance region is not provided on either the source region side or the drain region side.
[0024]
  That is, by providing at least a part of the transistor in which current flows only in one direction with the above asymmetric structure, both high reliability and a wide operation margin in the circuit can be obtained.
[0025]
  Image display device according to the present inventionAccording toThe drive circuit includes a transistor having a symmetrical structure on the source region side and the drain region side, in which the direction of current flow changes, and the transistor having the asymmetric structure is provided only on the drain region side outside the region immediately below the gate electrode. The transistor having the impurity region and having the symmetric structure has the impurity region on both the source region side and the drain region side outside the region directly below the gate electrode.
[0026]
  In a transistor in which current flows only in one direction, a high electric field is applied only to the drain region side, whereas in a transistor in which the direction of current flow changes, a high electric field is applied to both the source region side and the drain region side. Is done. Therefore, for example, in a transistor in which a current flows only in one direction, a high resistance region having a low impurity concentration is provided only on the drain region side outside the region directly below the gate electrode to form an asymmetric structure (one-side LDD structure). In the transistor in which the flowing direction changes, the high resistance region is provided on both the source region side and the drain region side outside the region immediately below the gate electrode to form a symmetric structure (double-sided LDD structure). As a result, the electric field is relaxed, and high reliability can be obtained in the circuit.
[0027]
  Further, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operation margin can be secured.
[0028]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes:A transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetric structure between the source region side and the drain region side, in which the direction of current flow changes,The transistor with the asymmetric structure has the impurity region only on the drain region side in the region immediately below the gate electrode. The transistor with the symmetric structure has both the source region side and the drain region side in the region immediately below the gate electrode. In addition, the semiconductor device has the impurity region.
[0029]
  In a transistor in which current flows only in one direction, a high electric field is applied only to the drain region side, whereas in a transistor in which the direction of current flow changes, a high electric field is applied to both the source region side and the drain region side. Is done. Therefore, for example, in a transistor in which current flows only in one direction, a high resistance region having a low impurity concentration is provided only on the drain region side in a region immediately below the gate electrode to form an asymmetric structure (one-sided GOLD structure), while the direction of current flow In a transistor with a variable resistance, the high resistance region is provided on both the source region side and the drain region side in the region immediately below the gate electrode to form a symmetrical structure (both sides GOLD structure), so that the electric field is relaxed by the high resistance region. Thus, high reliability can be obtained in the circuit.
[0030]
  Further, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operation margin can be secured.
[0031]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes:A transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetric structure between the source region side and the drain region side, in which the direction of current flow changes,The transistor with the asymmetric structure has the impurity region only on the drain region side so as to partially overlap the gate electrode, and the transistor with the symmetrical structure has a portion overlapping with the gate electrode. Further, the impurity region is provided on both the source region side and the drain region side.
[0032]
  In a transistor in which current flows only in one direction, a high electric field is applied only to the drain region side, whereas in a transistor in which the direction of current flow changes, a high electric field is applied to both the source region side and the drain region side. Is done. Therefore, for example, in a transistor in which current flows only in one direction, a high resistance region having a low impurity concentration is provided only on the drain region side so as to partially overlap the gate electrode, thereby forming an asymmetric structure (one-side GOLD structure). In a transistor in which the direction of current flow changes, the high-resistance region is provided on both the source region side and the drain region side so as to partially overlap the gate electrode to have a symmetrical structure (both sides GOLD structure). As a result, the electric field is relaxed by the high resistance region, and high reliability can be obtained in the circuit.
[0033]
  Further, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operation margin can be secured.
[0034]
  In order to solve the above problems, in the image display device according to the present invention, only the n-channel transistor among the transistors included in the driver circuit has the impurity region, and the p-channel transistor includes the impurity The transistor is characterized in that it does not include a region and has a symmetrical structure on the source region side and the drain region side.
[0035]
  Since the p-channel transistor has a higher element breakdown voltage than the n-channel transistor, the p-channel transistor does not have a configuration in which the impurity region (high resistance region) is provided on the drain region side. In some cases, the reliability of the circuit can be ensured. Therefore, by providing the high resistance region only in the n-channel transistor and making the p-channel transistor have a simple drain structure, there is an advantage that the driving capability of the p-channel transistor can be increased.
[0036]
  In addition, as long as the n-channel transistor has the above-described high resistance region, it is possible to adopt an asymmetric structure such as a one-side LDD or a one-side GOLD structure or a symmetric structure such as a both-side LDD or a both-side GOLD structure. . Which structure is adopted can be set according to the operating conditions, voltage conditions, and the like of the transistor.
[0037]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes a logic circuit including a plurality of transistors, and a current flows only in one direction, and at least a part of the transistors is on the drain region side. It is characterized in that it has an asymmetric structure having the impurity region only.
[0038]
  An example of the logic circuit is a CMOS (complementary metal oxide semiconductor) logic circuit. If the current flows only in one direction, in the transistor constituting the logic circuit, for example, if the impurity region is only on the side where the electric field is concentrated (drain region side), the impurity region is a high resistance region. As a result, the electric field is relaxed, and at least the reliability of the circuit can be secured. Further, depending on the applied voltage, the magnitude of the current, the flow period, etc., the reliability of the circuit can be achieved without providing the high resistance region on the drain region side and adopting an asymmetric structure, that is, without providing the high resistance region. In some cases, sex can be secured.
[0039]
  Therefore, by providing at least a part of the transistors constituting the logic circuit with an asymmetric structure, both high reliability and high driving capability can be obtained in the logic circuit and thus the driving circuit.
[0040]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes:It is configured to include a plurality of transistors, and includes an asymmetric transistor having an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side,A symmetric structure including a plurality of transistors, including a transfer gate that changes the direction of current flow according to the level of an input signal, and the transfer gate includes the impurity regions on both the source region side and the drain region side It is characterized by being composed of transistors.
[0041]
  In the transfer gate, the direction of current flow changes according to the level of the input signal. Therefore, in the transistor constituting the transfer gate, a high electric field can be applied to either the source region side or the drain region side. Therefore, by forming the transfer gate with a transistor having a symmetric structure having the impurity region on both the source region side and the drain region side, the concentration of the electric field on both sides of the source region side and the drain region side is reduced and the transfer is performed. A reduction in the reliability of the gate and the drive circuit can be avoided.
[0042]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention includes:It is configured to include multiple transistors and is more impure than the source and drain regions A transistor having an asymmetric structure having an impurity region with a low concentration of substance only on the drain region side,A sampling circuit for sampling an analog video signal to be supplied to each pixel is provided, and the sampling circuit is configured by a transistor having a symmetric structure having the impurity regions on both the source region side and the drain region side. .
[0043]
  In the sampling circuit, the direction of current flow changes according to the level of the input analog video signal. Therefore, in the transistor constituting the sampling circuit, a high electric field is present on either the source region side or the drain region side. Can be applied. Therefore, by forming a sampling circuit with a transistor having a symmetric structure having the impurity region on both the source region side and the drain region side, the concentration of the electric field on both sides of the source region side and the drain region side is reduced and sampling is performed. A decrease in the reliability of the circuit and the drive circuit can be avoided.
[0044]
  In order to solve the above problems, the image display device according to the present invention is configured such that the drive circuit includes a plurality of circuits driven by a plurality of power supply voltages, and the width of the impurity region of the transistor in each circuit is The transistor is set according to the power supply voltage corresponding to the transistor.
[0045]
  When the power supply voltage corresponding to an arbitrary circuit is high, the electric field applied to the drain region in the transistor of the circuit is also high. In this case, in order to reduce the electric field, it is necessary to increase the width of the impurity region (high resistance region) provided on the drain region side of the transistor.
[0046]
  Therefore, by setting the width (length) of the high resistance region of the transistor in accordance with the power supply voltage corresponding to the transistor of each circuit, the electric field that is concentrated can be generated regardless of what power supply voltage is applied to the circuit. Therefore, the reliability of the circuit can be reliably improved.
[0047]
  In order to solve the above problems, an image display device according to the present invention controls a plurality of data signal lines for supplying video data to be written to the pixels, and writing of the video data to the pixels. A plurality of scanning signal lines, and the driving circuit includes a data signal line driving circuit for driving the data signal line and a scanning signal line driving circuit for driving the scanning signal line. It is characterized by being.
[0048]
  The scanning signal line driving circuit controls the writing of the video data supplied to each pixel by the data signal line driving circuit through the plurality of data signal lines through the plurality of scanning signal lines. It is possible to display an image corresponding to video data in the pixel.
[0049]
  In the image display device according to the present invention, in order to solve the above problems, at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is formed on a substrate on which the pixels are formed. It is characterized by.
[0050]
  According to the above configuration, at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit can be formed on the same substrate as the pixel by the same process, and the manufacturing cost and the mounting cost can be reduced. The rate can be expected to increase.
[0051]
  In order to solve the above problems, the image display device according to the present invention is characterized in that an active element constituting at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is a polycrystalline silicon thin film transistor. It is said.
[0052]
  When a transistor is formed using a polycrystalline silicon thin film in this manner, the characteristics described above can be obtained because it has extremely high driving power compared to an amorphous silicon thin film transistor used in a conventional active matrix liquid crystal display device. In addition, there is an advantage that at least one of the signal line driver circuit and the scanning signal line driver circuit and the pixel can be easily formed on the same substrate.
[0053]
  In addition, since the polycrystalline silicon thin film transistor is inferior in crystallinity as compared with the single crystal silicon transistor, the breakdown voltage is low even in an element of the same size, and the driving capability is also small. Therefore, it is generally difficult to construct a high-performance circuit using a polycrystalline silicon thin film transistor.
[0054]
  However, according to the present invention, high reliability and high drive capability can be obtained at the same time in the circuit. Therefore, when a polycrystalline silicon thin film transistor is applied to the image display device of the present invention, high reliability and good performance are obtained. Image display can be realized.
[0055]
  In order to solve the above problems, the image display device according to the present invention is characterized in that the active element is formed at a temperature of 600 ° C. or lower.
[0056]
  As described above, when a polycrystalline silicon thin film transistor is formed at a process temperature of 600 ° C. or lower, glass having a low strain point temperature but low in cost and easy to enlarge can be used as the substrate. In addition to the effect, a large image display device can be manufactured at low cost.
[0057]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  [Embodiment 1]
  An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0058]
  The image display device according to the present embodiment is an active matrix drive type liquid crystal display device. As shown in FIG. 2, the pixel array 1, the scanning signal line drive circuit 2, the data signal line drive circuit 3, and the precharge circuit 4 are used. And the control circuit 5 and the like.
[0059]
  The pixel array 1 includes a plurality of data signal lines SL (SLi, SLi + 1,...; I is a natural number) and a plurality of scanning signal lines GL (GL) arranged in the row direction.j, GLj + 1,...; J is a natural number). That is, the data signal line SL and the scanning signal line GL intersect each other vertically. A pixel (in the drawing, PIX) 1a is provided in a portion surrounded by two adjacent data signal lines SL and two adjacent scanning signal lines GL. Therefore, the pixels 1a are provided in a matrix.
[0060]
  As shown in FIG. 3, the pixel 1a includes a pixel transistor SW as a switching element and a liquid crystal capacitor C.L Including pixel capacitance CP (Auxiliary capacity C if necessarySIs added). In the pixel 1a, the data signal line SL and the pixel capacitance C are connected via the drain and source of the pixel transistor SW.POf the pixel transistor SW, the gate of the pixel transistor SW is connected to the scanning signal line GL, and the pixel capacitance CP The other electrode is connected to a common electrode line (not shown) common to all pixels. As a result, the liquid crystal capacitance C in the pixel capacitance CP is obtained.L When a voltage is applied to the liquid crystal, the transmittance or reflectance of the liquid crystal is modulated, and an image corresponding to the video signal DAT is displayed on the pixel array 1.
[0061]
  The data signal line driving circuit 3 samples the input video signal (data) DAT in synchronization with a control signal such as the clock signal CKS, amplifies it as necessary, and outputs it to each data signal line SL.
[0062]
  The scanning signal line driving circuit 2 sequentially selects the scanning signal line GL in synchronization with a control signal such as the clock signal CKG, and controls the opening / closing of the pixel transistor SW in the pixel 1a, whereby each data signal line SL is supplied to each data signal line SL. The output video signal DAT is written in each pixel 1a and held in each pixel 1a.
[0063]
  The precharge circuit 4 is a circuit provided as necessary to assist the output of the video signal to the data signal line SL, and before the video signal is output from the data signal line driving circuit 3 to the data signal line SL. In addition, the data signal line is precharged.
[0064]
  The control circuit 5 is a circuit that generates various control signals for controlling operations of the scanning signal line driving circuit 2, the data signal line driving circuit 3, and the precharge circuit 4. As control signals, a clock signal GCK / SCK, a start signal GST / SST, an enable signal GEN, a video signal DAT, a precharge control signal PCT, a charge level signal PSG, and the like are prepared.
[0065]
  By the way, as a driving method of the data signal line, a dot sequential driving method and a line sequential driving method are known from the difference in the input video signal DAT. In general, in a polycrystalline silicon TFT panel in which a drive circuit and a pixel are integrated, a dot sequential drive type drive circuit is often used because of the simplicity of the circuit configuration. Therefore, details of the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 of the dot sequential driving method will be described below.
[0066]
  The data signal line driving circuit 3 includes a shift register circuit 11, a buffer circuit 12, and a sampling circuit 13, for example, as shown in FIG. The shift register circuit 11 includes a plurality of flip-flop circuits 11a and a NAND gate 11b, and sequentially transfers the start signal SST at the timing of the clock signal SCK and the inverted clock signal / SCK (inverted signal of SCK). . The buffer circuit 12 takes in the pulse signal output from the shift register circuit 11, holds and amplifies it, and generates an inverted signal as necessary. The sampling circuit 13 is turned on by a control signal to take in and sample the input analog video signal DAT and to sample the data signal line SL.n (N = 1, 2, 3,...)
[0067]
  That is, in the dot sequential driving method, the input video signal DAT is output pulse SN of each stage (each flip-flop circuit 11a) of the shift register circuit 11.n By opening and closing the sampling circuit 13 in synchronization with (n = 1, 2, 3,...), The data signal line SLn(N = 1, 2, 3, 4,...) Here, in the configuration of FIG. 4, the sampling signal S is obtained from the overlapping pulse of the output signals from the two adjacent flip-flop circuits 11a.n, / Sn (Sn Inverted signal) is generated. Therefore, the sampling signal Sn Falling edge and sampling signal / SnThe video signal DAT at the rise timing of the data signal line SLn Is output.
[0068]
  As shown in FIG. 5, the scanning signal line driving circuit 2 includes a shift register 11 that sequentially transfers the start signal GST at the timing of the clock signal GCK and the inverted clock signal / GCK (inverted signal of GCK). In the scanning signal line driving circuit 2, the output signals GN of two adjacent flip-flop circuits 11a and 11a in the shift register 11 are used.n The logical operation (n = 1, 2, 3,...) Is performed by the NAND gate 11b. Then, a logical operation of the output pulse of the NAND gate 11b and the inverted signal / GEN of the enable signal GEN supplied from the control circuit 5 is performed in the NOR gate 14, and the result is scanned as a scanning signal through the buffer circuit 15. Signal line GLn(N = 1, 2, 3,...)
[0069]
  The scanning signal line drive circuit 2 outputs an output pulse signal GN that is sequentially transferred in synchronization with the clock signal GCK.n And the product (AND) signal of the signal GPS defining the pulse width with the scanning signal line GLnIt can also be set as the structure output to.
[0070]
  Writing and holding of the video signal DAT to each pixel is controlled by the scanning signal described above.
[0071]
  Next, the structure of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 will be described.
[0072]
  FIG. 1A to FIG. 1D show the structures of transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 provided in the image display device according to the present invention, and symbols representing them. Yes. Note that the transistors in FIGS. 1A and 1B are n-channel transistors, and the transistors in FIGS. 1C and 1D are p-channel transistors.
[0073]
  In the transistors of FIGS. 1A and 1C, a source region 22c and a drain region 22d are provided between a source region 22c and a drain region 22d (each high-concentration impurity region) and a channel region 22e (a region immediately below the gate electrode). Lower impurity concentration regions 22a and 22b are formed. And the impurity region on the source side22aAnd drain side impurity regions22bA part of each overlaps with the gate electrode 25.
[0074]
  On the other hand, in the transistors of FIGS. 1B and 1D, the impurity region 22b having a lower concentration than the drain region 22d is formed only between the channel region 22e and the drain region 22d. An impurity region having a lower concentration than the source region 22c is not formed between the source region 22c and the source region 22c. A part of the drain-side impurity region 22 b overlaps with the gate electrode 25.
[0075]
  Accordingly, the transistors in FIGS. 1A and 1C have a symmetric structure on the source side and the drain side, and the transistors in FIGS. 1B and 1D have an asymmetric structure on the source side and the drain side. It has become.
[0076]
  1A and 1C, the impurity regions 22a and 22b both overlap the gate electrode 25. Therefore, such a structure is called a double-sided GOLD structure in this embodiment. On the other hand, in the transistors shown in FIGS. 1B and 1D, only the impurity region 22b on one side overlaps the gate electrode 25. Therefore, such a structure is called a one-sided GOLD structure in this embodiment.
[0077]
  Here, the transistors in FIGS. 1A to 1D are applied to, for example, the flip-flop circuit (latch circuit) 11a of the shift register circuit 11 in the scanning signal line driving circuit 2 and the data signal line driving circuit 3. Is as follows.
[0078]
  As shown in FIG. 6, the flip-flop circuit 11 a includes three inverters 31, 32, and 33 and two transfer gates 34 and 35. Each of the inverters 31, 32, and 33 is formed by connecting an n-channel transistor 41 shown in FIG. 1B and a p-channel transistor 42 shown in FIG. On the other hand, each of the transfer gates 34 and 35 is formed by connecting an n-channel transistor 43 shown in FIG. 1A and a p-channel transistor 44 shown in FIG. 1C in parallel.
[0079]
  Here, in the transistors constituting the inverters 31, 32, and 33, the current flows only in one direction (from the power source to the ground), whereas in the transistors constituting the transfer gates 34 and 35, the direction of the current is Since it varies depending on the signal level, current can flow in both directions (source and drain directions).
[0080]
  Therefore, in the present embodiment, the transistors constituting the inverters 31, 32, and 33 are asymmetrical transistors, while the transistors constituting the transfer gates 34 and 35 are symmetrically structured transistors.
[0081]
  On the other hand, if the transistors in FIGS. 1A to 1D are applied to, for example, a circuit subsequent to the flip-flop circuit 11a in the data signal line driving circuit 3, the following results.
[0082]
  As shown in FIG. 7, the NAND circuit 11b of the data signal line driving circuit 3 includes two n-channel transistors 41 shown in FIG. 1B and two p-channel transistors shown in FIG. 42. The buffer circuit 12 is composed of three inverters 36, 37, and 38. Each of the inverters 36, 37, and 38 is formed by connecting an n-channel transistor 41 and a p-channel transistor 42 in series between a power source and a ground. The sampling circuit 13 is formed by connecting an n-channel transistor 43 shown in FIG. 1A and a p-channel transistor 44 shown in FIG. 1C in parallel. Each of the n-channel transistor 43 and the p-channel transistor 44 constitutes an analog switch.
[0083]
  Here, the NAND circuit 11b and the inverters 36, 37, and 38 are logic circuits. In the transistors that form these, current flows only in one direction (from the power source to the ground), while the sampling circuit 13 In the constituent transistors, the direction of the current varies depending on the signal level, so that the current can flow in both directions.
[0084]
  Therefore, in the present embodiment, the transistors constituting the NAND circuit 11b and the inverters 36, 37, and 38 are asymmetrical transistors, while the transistors constituting the sampling circuit 13 are symmetrical transistors.
[0085]
  In this way, at least a part of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 by selectively using a transistor having a symmetric structure and an asymmetric structure in accordance with the operation state of the transistor (how the current flows). The reason for adopting an asymmetric structure is as follows.
[0086]
  In general, in a transistor in which the direction in which current flows changes, the side where the electric field is concentrated is switched between the source side and the drain side depending on the direction of the current. Therefore, in order to secure the reliability of the circuit, it is possible to provide impurity regions 22a and 22b as in the LDD structure or the GOLD structure in order to reduce the electric field in the lateral direction.
[0087]
  However, in a transistor in which current flows only in one direction, the current concentration side is always only one side on the drain side, so there is no need to provide the impurity region 22a on the source side, and the impurity region 22b on the drain side. If it is provided, it becomes possible to relax the electric field in the lateral direction and ensure the reliability of the circuit. In addition, in this case, since there is no high resistance region on the source side, the on-resistance of the entire transistor including the parasitic resistance is reduced, and a large driving force can be secured.
[0088]
  In other words, even if not all of the transistors constituting each driving circuit have a symmetric structure, the reliability of the circuit is ensured by adopting an asymmetrical transistor having only the impurity region 22b according to the operating conditions of the transistor. However, a decrease in driving capability can be minimized.
[0089]
  Therefore, a transistor in which current flows only in one direction (in the above example, the transistors constituting the inverters 31, 32, and 33, the NAND circuit 11b, and the inverters 36, 37, and 38) has an asymmetric structure (one-sided GOLD structure) having only the impurity region 22b. ), And a transistor in which the direction of current flow (transistor constituting the transfer gates 34 and 35 and the sampling circuit 13 in the above example) has a symmetric structure (both sides) having both impurity regions 22a and 22b. By configuring with a transistor having a GOLD structure, both high reliability and a wide operation margin can be reliably obtained in the circuit as compared with a case where all transistors are configured with a GOLD structure on both sides.
[0090]
  By the way, the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 are not limited to those shown in FIGS. 1 (a) to 1 (d).
[0091]
  For example, FIGS. 8A to 8D show another structure of the transistor and a symbol representing it. Note that the transistors in FIGS. 8A and 8B are n-channel transistors, and the transistors in FIGS. 8C and 8D are p-channel transistors.
[0092]
  In the transistors of FIGS. 8A and 8C, impurity regions 22a and 22b are formed between the source region 22c and drain region 22d (each high-concentration impurity region) and the channel region 22e, respectively. These impurity regions 22a and 22b are provided so as to overlap the gate electrode 25 only in the region immediately below the gate electrode.
[0093]
  On the other hand, in the transistors of FIGS. 8B and 8D, the impurity region 22b is formed only between the channel region 22e and the drain region 22d, and the source region 22c is formed between the channel region 22e and the source region 22c. A lower concentration impurity region is not formed. The impurity region 22b on the drain side is provided so as to overlap with the gate electrode 25 only in a region immediately below the gate electrode.
[0094]
  Accordingly, the transistors in FIGS. 8A and 8C have a symmetric structure on the source side and the drain side, and the transistors in FIGS. 8B and 8D have an asymmetric structure on the source side and the drain side. It has become.
[0095]
  8A and 8C has a structure in which both impurity regions 22a and 22b overlap with the gate electrode 25, and has a double-sided GOLD structure. On the other hand, the transistors in FIGS. 8B and 8D have a one-sided GOLD structure in which only the impurity region 22b on one side overlaps the gate electrode 25.
[0096]
  The transistors shown in FIGS. 8A to 8D are basically the same as those shown in FIGS. 1A to 1D except that the impurity regions 22a and 22b and the gate electrode 25 are overlapped. The structure is the same as that of the transistor. Therefore, the effect of this embodiment can be obtained even when the transistors of FIGS. 8A to 8D are used instead of the transistors of FIGS. 1A to 1D.
[0097]
  For example, FIGS. 9A to 9D show still another structure of the transistor and symbols representing it. Note that the transistors in FIGS. 9A and 9B are n-channel transistors, and the transistors in FIGS. 9C and 9D are p-channel transistors.
[0098]
  9A and 9C, impurity regions 22a and 22b are formed between a source region 22c and a drain region 22d (each high-concentration impurity region) and a channel region 22e, respectively. The channel region 22 e is formed immediately below the gate electrode, and the impurity regions 22 a and 22 b do not overlap with the gate electrode 25. That is, in the transistor, the impurity regions 22a and 22b are formed outside the region immediately below the gate electrode.
[0099]
  On the other hand, in the transistors of FIGS. 9B and 9D, the impurity region 22b is formed only between the channel region 22e and the drain region 22d, and the source region is formed between the channel region 22e and the source region 22c. Impurity regions having a concentration lower than that of 22c are not formed. The channel region 22 e is formed immediately below the gate electrode, and the drain-side impurity region 22 b does not overlap the gate electrode 25. That is, in the transistor, the impurity region 22b is formed on the drain side outside the region immediately below the gate electrode.
[0100]
  Accordingly, the transistors in FIGS. 9A and 9C have a symmetric structure on the source side and the drain side, and the transistors in FIGS. 9B and 9D have an asymmetric structure on the source side and the drain side. It has become.
[0101]
  9A and 9C has a double-sided LDD structure in which the impurity regions 22a and 22b do not overlap the gate electrode 25. On the other hand, the transistors of FIGS. 9B and 9D have a configuration in which only one impurity region 22b is provided in the LDD structure, and this structure is referred to as a one-side LDD structure in this embodiment.
[0102]
  The transistors in FIGS. 9A to 9D are basically the same as those in FIGS. 1A to 1D except that the impurity regions 22a and 22b and the gate electrode 25 are different from each other. It has the same structure as the transistor d). Therefore, the effect of this embodiment can be obtained even when the transistors of FIGS. 9A to 9D are used instead of the transistors of FIGS. 1A to 1D.
[0103]
  FIG. 10 shows a configuration in which a level shift circuit (indicated by LS in the figure) 16 is provided between the two inverters 15a and 15b that constitute the buffer circuit 15 of the scanning line driving circuit 2. In this configuration, drive power supplies corresponding to the scanning circuit portion before the level shift circuit 16 and the output circuit portion after the level shift circuit 16 are provided. In this case, the output circuit portion is driven with a voltage (VDD2) higher than the drive voltage (VDD1) of the scanning circuit portion.
[0104]
  When the scanning line driving circuit is configured by a circuit driven by a plurality of power supply voltages as described above, the width (length) of the low-concentration impurity regions 22a and 22b in each transistor is set according to the corresponding power supply voltage. In this way, an optimum combination of reliability and driving capability can be realized in each circuit portion.
[0105]
  [Embodiment 2]
  The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For convenience of explanation, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same member numbers, and the description thereof is omitted.
[0106]
  As shown in FIG. 11, the image display apparatus according to the present embodiment is similar to the image display apparatus according to the first embodiment. The pixel array 1, the scanning signal line drive circuit 2, the data signal line drive circuit 3, and the pre- A charge circuit 4 and a control circuit 5 are provided, and a power supply circuit 6 is further provided. In the present embodiment, the pixel array 1, the scanning line driving circuit 2, and the data signal line driving circuit 3 are formed on the same substrate. The scanning signal line drive circuit 2 and the data signal line drive circuit 3 are driven by a control circuit 5 and a power supply circuit 6.
[0107]
  The power supply circuit 6 is a high-potential-side power supply voltage applied to the scanning signal line drive circuit 2V GH And low-side power supply voltageV GL , And the power supply voltage V on the high potential side applied to the data signal line drive circuit 3 and the precharge circuit 4SHAnd low-potential side power supply voltage VSLIs output. The power supply circuit 6 outputs a common potential COM applied to the common electrode on the counter substrate.
[0108]
  In such a configuration, since the data signal line driving circuit 3 is widely dispersed and arranged in an area having almost the same length as the screen (display area), the wiring length of the signal line or the like is extremely long. . As a result, the rounding of the signal is increased and the operation margin is reduced, so that the effect of the present invention is increased.
[0109]
  Further, by forming the scanning signal line driving circuit 2 and the data signal line driving circuit 3 on the same substrate as the pixel array 1 (in a monolithic manner), the manufacturing cost of the driving circuit can be reduced compared to the case where they are separately configured and mounted. In addition, the mounting cost can be reduced and the reliability can be improved. Even if only one of the above circuits is formed on the same substrate as the pixel array 1, the above effect can be obtained.
[0110]
  In the case of forming a transmissive liquid crystal display device, it is necessary to form a display portion (pixel portion) using a transparent substrate such as quartz or glass. As an active element, an amorphous silicon thin film transistor or a polycrystalline silicon thin film transistor is used. Etc. can be used.
[0111]
  On the other hand, in order to form a drive circuit, a transistor with high drive capability is required. Therefore, it is desirable that the scanning signal line driving circuit 2 and the data signal line driving circuit 3 are configured using a polycrystalline silicon thin film transistor having a high driving capability.
[0112]
  Here, since the polycrystalline silicon thin film transistor can be formed using a transparent substrate such as quartz or glass, the polycrystalline silicon thin film transistor can be formed on the same transparent substrate as the pixel array 1 in the same manufacturing process. The scanning signal line driving circuit 2 and the data signal line driving circuit 3 having a practical driving capability can be configured. Therefore, the configuration of the present embodiment in which each drive circuit and the pixel array 1 are integrally formed using a polycrystalline silicon thin film transistor is more effective than the first embodiment.
[0113]
  By the way, the polycrystalline silicon thin film transistor has a driving capability with the same size of 1 to 2 orders of magnitude smaller than that of a single crystal silicon transistor (MOS transistor), and it is difficult to ensure an operation margin. Therefore, in the present embodiment, as in the first embodiment, a region having a low impurity concentration is provided on one side (drain region side) or both sides (source region side and drain region side) of the channel region as necessary. An operation margin is secured. Specifically, the transistors shown in FIGS. 12A to 12C are used.
[0114]
  FIGS. 12A to 12C show the structures of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 provided in the image display device according to the present embodiment, and the symbols representing them. ing. Note that the transistors in FIGS. 12A and 12B are n-channel transistors, and the transistor in FIG. 12C is a p-channel transistor.
[0115]
  That is, the transistor in FIGS. 12A and 12B has the same structure as the transistor in FIGS. 1A and 1B, and the transistor in FIG. 12C has a lower concentration than the transistor in FIG. It has a simple drain structure having no impurity region. Accordingly, the transistors in FIGS. 12A and 12C have a symmetric structure (both sides GOLD structure only in FIG. 12A), and only the transistor in FIG. 12B has an asymmetric structure (one-side GOLD structure).
[0116]
  That is, of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2, only the n-channel transistors have the impurity regions 22a and 22b, and the p-channel transistors are the impurity regions 22a and 22b. Is a transistor having a symmetrical structure on the source side and the drain side.
[0117]
  In general, a p-channel transistor has higher device breakdown voltage than an n-channel transistor, and thus reliability may be ensured without adopting a structure having a low-concentration impurity region. In such a case, the current driving force becomes larger when the simple drain structure is adopted, and the operation margin can be expanded. For this reason, in this embodiment, only a simple drain structure is adopted in the p-channel transistor. Therefore, for example, the p-channel transistors 42 and 44 in FIGS. 6 and 7 are both replaced with transistors having the structure of FIG. 12C in this embodiment.
[0118]
  In this case, only a part of the transistors constituting the logic circuit (inverters 31, 32, and 33 in FIG. 6) and the buffer circuit 12 (inverters 36, 37, and 38 in FIG. 7) in which current flows only in one direction has an asymmetric structure. A transistor (n-channel transistor 41 in the figure) is formed. In other words, according to the present invention, in a transistor in which current flows only in one direction, at least a part of the transistor may be an asymmetric structure.
[0119]
  Next, a method for manufacturing the transistor shown in FIGS. 13A to 13K are cross-sectional views in the manufacturing process of the transistor.
[0120]
  First, an amorphous silicon thin film a-Si is deposited on the glass substrate 21 (FIG. 13A). Next, the amorphous silicon thin film a-Si is irradiated with an excimer laser to form a polycrystalline silicon thin film 22 (FIG. 13B). The polycrystalline silicon thin film 22 is patterned into a desired shape (FIG. 13 (c)), and a resist (23) is used to form phosphorus (P-By locally implanting ions), a low concentration impurity region (n- Regions) 22a and 22b are formed (FIG. 13D). Note that, in the polycrystalline silicon thin film 22, a region 22e immediately under the gate electrode into which low-concentration impurities are not implanted is a channel region. Thereafter, a gate insulating film 24 made of silicon dioxide is formed (FIG. 13E).
[0121]
  Further, after the gate electrode 25 is formed of aluminum or the like so as to overlap with the impurity regions 22a and 22b (FIG. 13F), the source region (n+ Region) 22c and drain region (n+ Impurities are implanted into the portion to be the region 22d (FIGS. 13G and 13H). At this time, phosphorus (P+Ions) and boron (B) in the p-type region.+ Ions)).
[0122]
  Note that when the impurity is implanted into the n-type region, the resist 26 is masked to cover the gate electrode 25 (FIG. 13G). Thereby, the impurity regions 22a and 22b are formed outside the region directly under the gate electrode. On the other hand, when the impurity is implanted into the p-type region, the n-type region is masked with the resist 26 (FIG. 13H).
[0123]
  Then, an interlayer insulating film 27 made of silicon dioxide, silicon nitride or the like is deposited (FIG. 13 (i)), and contact holes 27a ... are formed in the interlayer insulating film 27 (FIG. 13 (j)). Finally, metal wirings 28 such as aluminum are formed in the contact holes 27a (FIG. 13 (k)).
[0124]
  In the liquid crystal display device, thereafter, a transparent electrode (in the case of a transmission type liquid crystal display device) and a reflection electrode (in the case of a reflection type liquid crystal display device) are formed via another interlayer insulating film.
[0125]
  In the manufacture of the transistor having the structure of FIG. 12B, the mask pattern of the resist 23 is appropriately set when impurities are implanted in the step of FIG. 13D, so that the concentration is lower than that of the source region 22c. The impurity region 22a may be prevented from being formed.
[0126]
  The polycrystalline silicon thin film transistor as an active element manufactured in the above process is formed at a process temperature of 600 ° C. or lower. In the case of forming the transistor, an inexpensive glass substrate having a large area can be used, so that it is possible to easily realize a reduction in price and an increase in area of the image display device.
[0127]
  Incidentally, in addition to the transistors having the structures shown in FIGS. 12A to 12C, for example, transistors having the structures shown in FIGS. 14A to 14C may be used.
[0128]
  14A to 14C show other structures of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 provided in the image display device according to the present embodiment, and symbols representing the same. Is shown. Note that the transistors in FIGS. 14A and 14B are n-channel transistors, and the transistor in FIG. 14C is a p-channel transistor.
[0129]
  That is, the transistor in FIGS. 14A and 14B has the same structure as the transistor in FIGS. 8A and 8B, and the transistor in FIG. 14C is the same as the transistor in FIG. It is a simple drain structure. Accordingly, the transistors in FIGS. 14A and 14C have a symmetrical structure (both sides GOLD structure only in FIG. 14A), and only the transistor in FIG. 14B has an asymmetric structure (one-sided GOLD structure). In the p-channel transistor, by adopting a simple drain structure as described above, a large current driving capability can be obtained and an operation margin can be expanded.
[0130]
  Next, a method for manufacturing the transistor shown in FIGS. FIG. 15A to FIG. 15K are cross-sectional views in the manufacturing process of the transistor.
[0131]
  First, an amorphous silicon thin film a-Si is deposited on the glass substrate 21 (FIG. 15A). Next, the amorphous silicon thin film a-Si is irradiated with an excimer laser to form a polycrystalline silicon thin film 22 (FIG. 15B). This polycrystalline silicon thin film 22 is patterned into a desired shape (FIG. 15C), and a resist 23 is used to form phosphorus (P-By locally implanting ions), a low concentration impurity region (n- Regions) 22a and 22b are formed (FIG. 15D). In the polycrystalline silicon thin film 22, the region 22e into which the low concentration impurity is not implanted is a region that becomes a channel region. Thereafter, a gate insulating film 24 made of silicon dioxide is formed (FIG. 15E).
[0132]
  Further, after the gate electrode 25 is formed of aluminum or the like so as to overlap the impurity regions 22a and 22b (FIG. 15F), the source region (n+ Region) 22c and drain region (n+ Impurities are implanted into the portion to be the region 22d (FIGS. 15G and 15H). At this time, phosphorus (P+Ions) and boron (B+ Ions).
[0133]
  When implanting impurities into the n-type region, unlike FIG. 13G, only the p-type region is masked with the resist 26 (FIG. 15G), and the impurity is implanted into the p-type region. In this case, the n-type region is masked with the resist 26 (FIG. 15H). Even if the n-type region is not masked with the resist 26, the gate electrode 25 serves as a mask during the impurity implantation, and as a result, the low-concentration impurity regions 22a and 22b remain just under the gate electrode.
[0134]
  Then, an interlayer insulating film 27 made of silicon dioxide, silicon nitride or the like is deposited (FIG. 15 (i)), and contact holes 27a ... are formed in the interlayer insulating film 27 (FIG. 15 (j)). Finally, metal wirings 28 such as aluminum are formed in the contact holes 27a (FIG. 15 (k)).
[0135]
  In the liquid crystal display device, thereafter, a transparent electrode (in the case of a transmission type liquid crystal display device) and a reflection electrode (in the case of a reflection type liquid crystal display device) are formed via another interlayer insulating film.
[0136]
  In the manufacture of the transistor having the structure shown in FIG. 14B, the mask region of the resist 23 is set appropriately when impurities are implanted in the step shown in FIG. The impurity region 22a may be prevented from being formed.
[0137]
  In addition to the transistors having the structures shown in FIGS. 12A to 12C, for example, transistors having the structures shown in FIGS. 16A to 16C may be used.
[0138]
  FIGS. 16A to 16C show still another structure of the transistors constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2 included in the image display device according to the present embodiment, and the structure thereof. The symbol is shown. Note that the transistors in FIGS. 16A and 16B are n-channel transistors, and the transistor in FIG. 16C is a p-channel transistor.
[0139]
  That is, the transistor in FIGS. 16A and 16B has the same structure as the transistor in FIGS. 9A and 9B, and the transistor in FIG. 16C is the same as the transistor in FIG. It is a simple drain structure. Therefore, the transistors in FIGS. 16A and 16C have a symmetrical structure (both sides LDD structure in FIG. 16A only), and only the transistor in FIG. 16B has an asymmetric structure (one-side LDD structure). In the p-channel transistor, by adopting a simple drain structure as described above, a large current driving capability can be obtained and an operation margin can be expanded.
[0140]
  Next, a method for manufacturing the transistor shown in FIGS. FIG. 17A to FIG. 17K are cross-sectional views in the manufacturing process of the transistor.
[0141]
  First, an amorphous silicon thin film a-Si is deposited on the glass substrate 21 (FIG. 17A). Next, the amorphous silicon thin film a-Si is irradiated with an excimer laser to form a polycrystalline silicon thin film 22 (FIG. 17B), and the polycrystalline silicon thin film 22 is patterned into a desired shape (FIG. 17B). FIG. 17 (c)). Next, a gate insulating film 24 made of silicon dioxide is formed (FIG. 17D), and a gate electrode 25 is formed thereon with aluminum or the like (FIG. 17E).
[0142]
  Then, the p-type region is masked with the resist 23, and the n-type region is masked with the resist 23 so as to cover the gate electrode 25, and phosphorus (P+ Ions) are implanted locally (FIG. 17F). As a result, in the n-type region, the source region (n+Region) 22c. Drain region (n+ Region) 22d is formed.
[0143]
  Next, the p-type region is masked with a resist 26 and the n-type region is phosphorus (P- Ions) are implanted (FIG. 17G). At this time, since the gate electrode 25 serves as a mask in the n-type region, an impurity region (concentration lower than that of the source region 22c and the drain region 22d) is formed between the region immediately below the gate electrode and the source region 22c and the drain region 22d. n @-regions) 22a and 22b are formed. Further, the n-type region is masked with a resist 26 and boron (B+ Ions) are implanted (FIG. 17H).
[0144]
  Then, an interlayer insulating film 27 made of silicon dioxide, silicon nitride or the like is deposited (FIG. 17I), and contact holes 27a... Are formed in the interlayer insulating film 27 (FIG. 17J). Finally, metal wirings 28 such as aluminum are formed in the contact holes 27a (FIG. 17 (k)).
[0145]
  In the liquid crystal display device, thereafter, a transparent electrode (in the case of a transmission type liquid crystal display device) and a reflection electrode (in the case of a reflection type liquid crystal display device) are formed via another interlayer insulating film.
[0146]
  Further, in the manufacture of the transistor having the structure of FIG. 16B, the mask region of the resist 23 is appropriately set when the impurity is implanted in the step of FIG. 17F, so that the concentration is lower than that of the source region 22c. The impurity region 22a may be prevented from being formed.
[0147]
  By the way, when a polycrystalline silicon thin film transistor is used as an active element constituting the data signal line driving circuit 3 and the scanning signal line driving circuit 2, there are the following merits.
[0148]
  For example, a normal IC (integratedcircuit), The number of masks increases by one (the number of processes increases) as compared with the double-sided LDD structure. That is, in an IC, generally, an impurity is implanted using a side wall of a gate electrode as a mask to form a symmetric structure for forming an LDD structure. Since it is necessary to remove only the side wall, the process (photo process + etching process) for that purpose increases.
[0149]
  On the other hand, in the manufacturing process of a polycrystalline silicon thin film transistor (TFT), it is necessary to increase the length of the LDD due to characteristic restrictions, and therefore cannot be realized in the side wall process. A process is required. Therefore, an asymmetric structure can be realized simply by changing the shape of the mask. That is, in the TFT process, the number of masks does not change between the one-side LDD (GOLD) structure and the two-sided LDD (GOLD) structure in the manufacturing process, and only by changing the mask pattern, the same number of masks (in the same process) ) A one-sided LDD structure and a two-sided LDD structure can be obtained. In the TFT process, no additional process is required as in the case of IC.
[0150]
  Further, in the polycrystalline silicon thin film transistor, the width (length) of the impurity regions 22a and 22b can be freely changed by a mask, so that an optimum design can be performed according to the purpose and application.
[0151]
  Further, the following effects can be obtained by using a transistor that handles analog signals, that is, a transistor constituting the sampling circuit 13 as a polycrystalline silicon thin film transistor having a symmetric structure including the impurity regions 22a and 22b.
[0152]
  That is, in a transistor that handles an analog signal, a minute potential difference / charge amount is important. Therefore, if there is a leak in a transistor that constitutes the transistor, malfunction is likely to occur. Note that a malfunction in the sampling circuit 13 is expected to be a defective writing to the data line (resulting in a display defect such as the appearance of stripes).
[0153]
  Therefore, since the transistor constituting the sampling circuit 13 has a double-sided GOLD (LDD) structure, the leakage current can be reduced regardless of whether the current flows in the source side or the drain side. Can be avoided.
[0154]
  Needless to say, the transistor described in each embodiment can be applied to any of the other embodiments.
[0155]
  In the above description, the active matrix type liquid crystal display device has been described as an example of the image display device that is the subject technology of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and other image display devices can also be used. It is effective.
[0156]
【The invention's effect】
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit isA transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetrical structure between the source region side and the drain region side in which the direction of current flow changes. This transistor has an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side outside the region directly under the gate electrode, and the transistor having the symmetric structure is located outside the region directly under the gate electrode. The impurity region is provided on both the source region side and the drain region side.It is a configuration.
[0157]
  Therefore, for example, in a transistor in which current flows only in one direction, the impurity region (high resistance region) is provided only on the drain region side outside the region directly below the gate electrode to have an asymmetric structure (one-side LDD structure), In a transistor in which the direction of current flow changes, the high resistance region is provided on both the source region side and the drain region side outside the region directly below the gate electrode to form a symmetrical structure (double-sided LDD structure). The electric field is relieved by the resistance region, and there is an effect that high reliability can be obtained in the circuit.
[0158]
  Further, in this case, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operating margin can be secured. Play.
[0159]
  Further, as compared with the case where all the transistors constituting the driving circuit are configured with the LDD structure or the GOLD structure, there is an effect that it is possible to surely obtain both high reliability and a wide operation margin in the circuit.
[0160]
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit isA transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetric structure between the source region side and the drain region side, in which the direction of current flow changes,The transistor with the asymmetric structure has the impurity region only on the drain region side in the region immediately below the gate electrode. The transistor with the symmetric structure has both the source region side and the drain region side in the region immediately below the gate electrode. Further, the structure has the impurity region.
[0161]
  Therefore, for example, in a transistor in which current flows only in one direction, a high resistance region having a low impurity concentration is provided only on the drain region side in a region immediately below the gate electrode to have an asymmetric structure (one-side GOLD structure), while current flows. In a transistor whose direction changes, the high resistance region is provided on both the source region side and the drain region side in the region immediately below the gate electrode to form a symmetrical structure (both sides GOLD structure), whereby an electric field is generated by the high resistance region. It is mitigated, and there is an effect that high reliability can be obtained in the circuit.
[0162]
  Further, in this case, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operating margin can be secured. Play.
[0163]
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit isA transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetric structure between the source region side and the drain region side, in which the direction of current flow changes,The transistor with the asymmetric structure has the impurity region only on the drain region side so as to partially overlap the gate electrode, and the transistor with the symmetrical structure has a portion overlapping with the gate electrode. Further, the impurity region is provided on both the source region side and the drain region side.
[0164]
  Therefore, for example, in a transistor in which current flows only in one direction, a high resistance region having a low impurity concentration is provided only on the drain region side so as to partially overlap the gate electrode, thereby forming an asymmetric structure (one-sided GOLD structure). On the other hand, in a transistor in which the direction of current flow changes, the high resistance region is provided on both the source region side and the drain region side so as to partially overlap the gate electrode, and a symmetrical structure (both sides GOLD structure) By doing so, the electric field is relaxed by the high resistance region, and it is possible to obtain high reliability in the circuit.
[0165]
  Further, in this case, in a transistor in which current flows only in one direction, since there is no high resistance region on the source region side, a reduction in driving capability can be suppressed and a large operating margin can be secured. Play.
[0166]
  As described above, in the image display device according to the present invention, only the n-channel transistor among the transistors included in the driver circuit has the impurity region, and the p-channel transistor does not include the impurity region. The transistor has a symmetrical structure on the source region side and the drain region side.
[0167]
  Therefore, since the p-channel transistor has a higher element breakdown voltage than the n-channel transistor, the reliability of the circuit is ensured without adopting a configuration in which the high-resistance region having a low impurity concentration is provided on the drain region side. May be possible. Therefore, by providing the high resistance region only in the n-channel transistor and making the p-channel transistor have a simple drain structure, the driving ability of the p-channel transistor can be increased.
[0168]
  As described above, the image display device according to the present invention includes a plurality of transistors, and includes a logic circuit in which a current flows only in one direction. At least a part of the transistors includes the impurity only on the drain region side. This is an asymmetric structure having a region.
[0169]
  Therefore, in a transistor constituting a logic circuit, for example, if the region having a low impurity concentration is only on the side where the electric field is concentrated (drain region side), the electric field is relaxed because the region is a high resistance region. At least the reliability of the circuit can be ensured. Further, depending on the applied voltage, the magnitude of the current, the flow period, etc., the reliability of the circuit can be achieved without providing the high resistance region on the drain region side and adopting an asymmetric structure, that is, without providing the high resistance region. In some cases, sex can be secured.
[0170]
  Therefore, by providing at least a part of the transistors constituting the logic circuit with an asymmetric structure, there is an effect that both high reliability and high driving capability can be obtained in the logic circuit, and in the drive circuit.
[0171]
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit isIt is configured to include a plurality of transistors, and includes an asymmetric transistor having an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side,A symmetric structure including a plurality of transistors, including a transfer gate that changes the direction of current flow according to the level of an input signal, and the transfer gate includes the impurity regions on both the source region side and the drain region side It is the structure comprised by this transistor.
[0172]
  Therefore, in the transistor constituting the transfer gate, a high electric field can be applied to either the source region side or the drain region side. Therefore, by forming the transfer gate with a transistor having a symmetric structure having the impurity region on both the source region side and the drain region side, the concentration of the electric field on both sides of the source region side and the drain region side is alleviated to transfer There is an effect that it is possible to avoid a reduction in the reliability of the gate and the drive circuit.
[0173]
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit isIt is configured to include a plurality of transistors, and includes an asymmetric transistor having an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side,A sampling circuit for sampling an analog video signal supplied to each pixel is provided, and the sampling circuit is configured by a transistor having a symmetric structure having the impurity regions on both the source region side and the drain region side.
[0174]
  Therefore, in the transistor constituting the sampling circuit, a high electric field can be applied to either the source region side or the drain region side. Therefore, the concentration of the electric field on both sides of the source region side and the drain region side can be reduced by configuring the sampling circuit with a transistor having a symmetric structure having the low impurity concentration region on both the source region side and the drain region side. As a result, it is possible to avoid a decrease in the reliability of the sampling circuit and thus the drive circuit.
[0175]
  In the image display device according to the present invention, as described above, the drive circuit is composed of a plurality of circuits driven by a plurality of power supply voltages, and the width of the impurity region of the transistor in each circuit corresponds to the transistor. It is the structure set according to the power supply voltage to perform.
[0176]
  Therefore, by setting the width (length) of the high-resistance region of the transistor in accordance with the power supply voltage corresponding to the transistor of each circuit, the electric field that is concentrated even when any power supply voltage is applied to the circuit. Can be reliably mitigated, and the reliability of the circuit can be improved with certainty.
[0177]
  As described above, the image display device according to the present invention includes a plurality of data signal lines for supplying video data to be written to the pixels and a plurality of scanning signals for controlling writing of the video data to the pixels. And the driving circuit includes a data signal line driving circuit for driving the data signal line and a scanning signal line driving circuit for driving the scanning signal line. .
[0178]
  Therefore, the scanning signal line driving circuit controls the writing of the video data supplied to each pixel by the data signal line driving circuit through the plurality of data signal lines to the pixel through the plurality of scanning signal lines. Thus, it is possible to display an image corresponding to the video data in each pixel.
[0179]
  As described above, the image display device according to the present invention has a configuration in which at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is formed on a substrate on which the pixels are formed.
[0180]
  Therefore, it is possible to form at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit on the same substrate as the pixel in the same process, thereby reducing the manufacturing cost and the mounting cost and increasing the mounting non-defective rate. There is an effect that you can expect.
[0181]
  As described above, the image display device according to the present invention has a configuration in which the active element constituting at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is a polycrystalline silicon thin film transistor.
[0182]
  Therefore, it is possible to easily form at least one of the signal line driver circuit and the scanning signal line driver circuit and the pixel for image display on the same substrate.
[0183]
  In addition, since the polycrystalline silicon thin film transistor is inferior in crystallinity as compared with the single crystal silicon transistor, the breakdown voltage is low even in an element of the same size, and the driving capability is also small. Therefore, it is generally difficult to construct a high-performance circuit using a polycrystalline silicon thin film transistor. However, according to the present invention, high reliability and high drive capability can be obtained simultaneously in the circuit. When the polycrystalline silicon thin film transistor is applied to the image display device of the present invention, it is possible to combine the effects that high reliability and good image display can be realized.
[0184]
  As described above, the image display apparatus according to the present invention has a configuration in which the active element is formed at a temperature of 600 ° C. or lower.
[0185]
  Therefore, at a process temperature of 600 ° C. or lower, it is possible to use inexpensive and easy-to-size glass as a substrate, so that it is possible to produce a large image display device at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are a cross-sectional view and explanatory views schematically showing structures and symbols of active elements provided in a drive circuit of an image display apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the image display device.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a pixel when the image display device is an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a data signal line driving circuit provided in the image display device.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a scanning signal line driving circuit provided in the image display device.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a flip-flop circuit provided in the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a circuit configuration subsequent to the flip-flop circuit in the data signal line driving circuit.
FIGS. 8A to 8D are a sectional view and an explanatory view schematically showing another structure and symbols of the active element.
9A to 9D are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing still another structure and symbols of the active element. FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the scanning signal line driving circuit driven by a plurality of power supply voltages.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a schematic configuration of an image display apparatus according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 12A to 12C are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing the structure and symbols of active elements provided in the drive circuit of the image display device.
FIGS. 13A to 13K are cross-sectional views showing manufacturing steps of the active element.
FIGS. 14A to 14C are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing other structures and symbols of active elements provided in the drive circuit of the image display device. FIGS.
FIGS. 15A to 15K are cross-sectional views showing manufacturing steps of the active element. FIGS.
FIGS. 16A to 16C are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing still another structure and symbols of an active element provided in the drive circuit of the image display device. FIGS.
FIGS. 17A to 17K are cross-sectional views showing manufacturing steps of the active element.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration of an active element provided in a drive circuit of a conventional image display device.
FIGS. 19A to 19K are cross-sectional views showing manufacturing steps of the active element. FIGS.
20A and 20B are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing the structure and symbols of the active element.
FIGS. 21A and 21B are a cross-sectional view and an explanatory view schematically showing another structure and symbols of the active element. FIGS.
[Explanation of symbols]
  1a pixel
  2 Scanning signal line drive circuit
  3 Data signal line drive circuit
11b NAND circuit (logic circuit)
12 Buffer circuit (logic circuit)
13 Sampling circuit
22 Polycrystalline silicon thin film
22a / 22b Impurity region
22c source region
22d drain region
25 Gate electrode
31, 32, 33 Inverter (logic circuit)
34.35 Transfer gate
36/37/38 Inverter (logic circuit)
41 n-channel transistor
42 p-channel transistor
43 n-channel transistor
44 p-channel transistor
SL data signal line
GL scanning signal line
SW Pixel transistor

Claims (12)

マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、
当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、
上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、
上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のドレイン領域側にのみ、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域を有し、
上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域より外側のソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有していることを特徴とする画像表示装置。
A plurality of pixels provided in a matrix and for displaying an image;
In an image display device comprising a drive circuit that supplies a signal for driving and displaying the pixel to the pixel,
The driver circuit includes a transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetrical structure between the source region side and the drain region side in which the current flow direction changes. Prepared,
The transistor having the asymmetric structure has an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side outside the region directly under the gate electrode,
2. The image display device according to claim 1, wherein the transistor having the symmetric structure has the impurity region on both the source region side and the drain region side outside the region immediately below the gate electrode.
マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、A plurality of pixels provided in a matrix and for displaying an image;
当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、  In an image display device including a drive circuit that supplies a signal for driving and displaying the pixel to the pixel,
上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、The driver circuit includes a transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetrical structure between the source region side and the drain region side where the current flow direction changes. Prepared,
上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるドレイン領域側にのみ、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域を有し、The transistor having the asymmetric structure has an impurity region having an impurity concentration lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side in the region immediately below the gate electrode.
上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極直下の領域におけるソース領域側およびドレイン領域側の両方に、上記不純物領域を有していることを特徴とする画像表示装置。  2. The image display device according to claim 1, wherein the transistor having the symmetric structure includes the impurity region on both the source region side and the drain region side in a region immediately below the gate electrode.
マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、A plurality of pixels provided in a matrix and for displaying an image;
当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、  In an image display device including a drive circuit that supplies a signal for driving and displaying the pixel to the pixel,
上記駆動回路は、電流が一方向にのみ流れるソース領域側とドレイン領域側とで非対称構造のトランジスタと、電流の流れる方向が変化する、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタとを備え、The driver circuit includes a transistor having an asymmetric structure between the source region side and the drain region side where current flows only in one direction, and a transistor having a symmetrical structure between the source region side and the drain region side where the current flow direction changes. Prepared,
上記非対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、ドレイン領域側にのみソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域を有し、The transistor having the asymmetric structure has an impurity region having a lower impurity concentration than the source region and the drain region only on the drain region side so that a part of the transistor overlaps with the gate electrode,
上記対称構造のトランジスタは、ゲート電極と一部がオーバーラップするように、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有していることを特徴とする画像表示装置。  2. The image display device according to claim 1, wherein the transistor having the symmetric structure includes the impurity region on both the source region side and the drain region side so as to partially overlap the gate electrode.
上記駆動回路を構成するトランジスタのうち、nチャネル型トランジスタのみが、上記不純物領域を有し、pチャネル型トランジスタは、上記不純物領域を含まない、ソース領域側とドレイン領域側とで対称構造のトランジスタであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の画像表示装置。Of the transistors constituting the driver circuit, only the n-channel transistor has the impurity region, and the p-channel transistor does not include the impurity region and has a symmetrical structure on the source region side and the drain region side. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is an image display device. 上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成され、電流が一方向にのみ流れるロジック回路を備え、The drive circuit includes a plurality of transistors, and includes a logic circuit in which current flows only in one direction.
上記トランジスタの少なくとも一部が、上記非対称構造であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像表示装置。  5. The image display device according to claim 1, wherein at least a part of the transistor has the asymmetric structure.
マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、A plurality of pixels provided in a matrix and for displaying an image;
当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、  In an image display device including a drive circuit that supplies a signal for driving and displaying the pixel to the pixel,
上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、  The drive circuit includes a plurality of transistors, and includes an asymmetrical transistor having an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side,
上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成され、入力信号のレベルに応じて電流の流れる方向が変化する転送ゲートを備え、The drive circuit includes a plurality of transistors, and includes a transfer gate that changes a direction in which a current flows according to a level of an input signal.
上記転送ゲートは、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されていることを特徴とする画像表示装置。  2. The image display device according to claim 1, wherein the transfer gate includes a transistor having a symmetric structure having the impurity regions on both the source region side and the drain region side.
マトリクス状に設けられ、画像を表示するための複数の画素と、A plurality of pixels provided in a matrix and for displaying an image;
当該画素を駆動表示するための信号を上記画素に供給する駆動回路とを備えた画像表示装置において、  In an image display device comprising a drive circuit that supplies a signal for driving and displaying the pixel to the pixel,
上記駆動回路は、複数のトランジスタを含んで構成されていると共に、ソース領域およびドレイン領域よりも不純物濃度の小さい不純物領域をドレイン領域側にのみ有する非対称構造のトランジスタを備えるとともに、  The drive circuit includes a plurality of transistors, and includes an asymmetrical transistor having an impurity region whose impurity concentration is lower than that of the source region and the drain region only on the drain region side,
上記駆動回路は、各画素に供給するアナログ映像信号をサンプリングするサンプリング回路を備え、The drive circuit includes a sampling circuit that samples an analog video signal supplied to each pixel,
上記サンプリング回路は、ソース領域側およびドレイン領域側の両方に上記不純物領域を有する対称構造のトランジスタで構成されていることを特徴とする画像表示装置。  2. The image display device according to claim 1, wherein the sampling circuit includes a symmetrical transistor having the impurity region on both the source region side and the drain region side.
上記駆動回路は、複数の電源電圧により駆動される複数の回路で構成され、各回路におけるトランジスタの上記不純物領域の幅は、当該トランジスタと対応する電源電圧に応じて設定されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の画像表示装置。The drive circuit includes a plurality of circuits driven by a plurality of power supply voltages, and the width of the impurity region of the transistor in each circuit is set according to the power supply voltage corresponding to the transistor. The image display device according to claim 1. 上記画素に書き込む映像データを供給するための複数のデータ信号線と、上記映像データの上記画素への書き込みを制御するための複数の走査信号線とをさらに備え、A plurality of data signal lines for supplying video data to be written to the pixels, and a plurality of scanning signal lines for controlling writing of the video data to the pixels;
上記駆動回路は、上記データ信号線を駆動するためのデータ信号線駆動回路と、上記走査信号線を駆動するための走査信号線駆動回路とで構成されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の画像表示装置。  2. The drive circuit according to claim 1, wherein the drive circuit includes a data signal line drive circuit for driving the data signal line and a scan signal line drive circuit for driving the scan signal line. The image display device according to any one of 8.
上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方が、上記画素が形成される基板上に形成されていることを特徴とする請求項9に記載の画像表示装置。10. The image display device according to claim 9, wherein at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is formed on a substrate on which the pixels are formed. 上記データ信号線駆動回路および上記走査信号線駆動回路の少なくとも一方を構成する能動素子が、多結晶シリコン薄膜トランジスタであることを特徴とする請求項9または10に記載の画像表示装置。11. The image display device according to claim 9, wherein an active element constituting at least one of the data signal line driving circuit and the scanning signal line driving circuit is a polycrystalline silicon thin film transistor. 上記能動素子が、600℃以下の温度で形成されることを特徴とする請求項11に記載のアクティブマトリクス型画像表示装置。The active matrix image display device according to claim 11, wherein the active element is formed at a temperature of 600 ° C. or less.
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