JP4666704B2 - アクティブマトリクス型半導体表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブマトリクス型半導体表示装置に関する。特に、アクティブマトリクス型液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、FPD(フラットパネルディスプレイ)として、アクティブマトリクス型半導体表示装置が市場を賑わしている。中でも、アクティブマトリクス型液晶表示装置がパーソナルコンピュータの表示装置として多用されてきている。しかも、ノート型のパーソナルコンピュータに用いられるだけでなく、デスクトップ型のパーソナルコンピュータにも大画面のアクティブマトリクス型液晶表示装置が用いられるようになってきている。
【0003】
パーソナルコンピュータに用いられるアクティブマトリクス型液晶表示装置には、大画面であることに加えて、複数の情報を一度に表示可能であることが要求されている。そこで、大画面・高精細・高画質でフルカラー表示可能なアクティブマトリクス型液晶表示装置が要求されている。
【0004】
アクティブマトリクス型液晶表示装置の中でも、ネマチック液晶を用いたTN(ツイストネマチック)液晶表示装置が最も多く市場に出回っている。ここで、従来のアクティブマトリクス型TN液晶表示装置の概略構成図を図20に示す。図20において、3001はソース信号線駆動回路、3002はゲイト信号線駆動回路、3003はアクティブマトリクス回路である。アクティブマトリクス回路3003は、複数の画素TFT3004がマトリクス状に配置された回路である。それぞれの画素TFT3004のゲイト電極、ソース電極には、それぞれゲイト信号線、ソース信号線が接続されている。また、画素TFTのドレイン電極には画素電極が接続されている。一般に、駆動回路とアクティブマトリクス回路を有する基板をアクティブマトリクス基板という。アクティブマトリクス基板と一面に対向電極が形成された対向基板(図示せず)との間に液晶3006が挟まれている。
【0005】
ゲイト信号線駆動回路からゲイト信号線に順に選択信号が供給される。選択信号が供給されているゲイト信号線に接続されている全ての画素TFTがONとなり、ソース信号線駆動回路3001が、ソース信号線に画像信号を順に供給することによって、画素TFT(つまりは液晶および保持容量)に画像信号の書き込みが行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ネマチック液晶のように印加電圧に対する履歴性がある材料を用いる場合、画面の「焼き付き」を防ぐために、液晶に一定期間毎に逆方向の電界をかけることが行われる。この駆動方式を反転駆動方式という。ここでいう印加電圧に対する「履歴性」とは、電圧を印加した時の液晶の電気光学的特性の変化と、電圧を除去した時の液晶の電気光学的特性の変化とが一致しないことをいう。また、画面の「焼き付き」とは、この履歴性によって生じる表示の乱れのことをいう。
【0007】
上述の画面の「焼き付き」を防ぐために、反転駆動方式という駆動方式がよく用いられているが、この反転駆動方式のうち、表示画面の書き換え毎に液晶に印加する電界の向きを反転する方式をフレーム反転方式といい、反転駆動方式の中でも容易に行うことのできる駆動方式である。フレーム反転方式は、従来からアクティブマトリクス型液晶表示装置に最もよく採用されている。
【0008】
近年、高解像度・高精細なアクティブマトリクス型液晶表示装置が要求される中で、フレーム反転方式の問題が浮かび上がってきた。高解像度・高精細なアクティブマトリクス型液晶表示装置を実現するためには、液晶および保持容量に画像信号を充電する期間を短くする必要がある。駆動回路の性能上、この充電期間を短くすることには限界があり、新たに時分割駆動方式が採用されてきた。しかし、フレーム反転方式によって液晶を駆動する場合、時分割駆動方式を用いると、設計上避けられない寄生容量によって、表示画面の品質を低下させる、いわゆる、クロストーク現象が発生することがある。
【0009】
このクロストーク現象を減少させるために、1〜数行毎の画像信号に対して液晶に印加する電界の向きを反転する方式であるゲイトライン(行)反転方式や、1〜数列毎の画像信号に対して液晶に印加する電界の向きを反転する方式であるソースライン(列)反転方式が採用され始めている。
【0010】
また、特にノート型のパーソナルコンピュータ用のアクティブマトリクス型液晶表示装置には、低消費電力性が要求されている。しかし、上述の3つのいずれの反転駆動方式を用いる場合においても、高電位側電源と低電位側電源とを用意し、高電位側電源側の電位を有する画像信号と低電位側電源側の電位を有する画像信号とを作成する必要がある。このため、駆動回路の高電位側電源と低電位側電源の差は、反転駆動方式を用いない場合と比べて約2倍必要になる。その結果、駆動回路およびアクティブマトリクス回路を形成するTFT等の素子の信頼性の低下、駆動回路の消費電力の増大を招くことになる。また、駆動回路の一部に、より高い電圧の高電位側電源を用いた場合、画面表示に必要なより高い電圧の信号に変換するための昇圧回路が必要となり、その結果、駆動回路の面積が大きくなるという問題が生じてくる。
【0011】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上述問題を鑑みてなされたものであり、反転駆動方式を用いた場合の弊害を解消するアクティブマトリクス型半導体表示装置を実現するものである。
【0012】
本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置は、対向電極を2つに分割し、その2つの対向電極にそれぞれ異なる電位を与え、互いに反転駆動を行なう。こうすることによって、画像信号の電圧を低くすることができるので、駆動回路を動作するのに必要な電圧を低下させることができる。その結果として、駆動回路やアクティブマトリクス回路を構成するTFT等の素子の信頼性向上および消費電力の低下を実現することができる。また、駆動回路によって供給されるタイミングパルスの電圧を低下させることができるので、昇圧回路を省略することができ、駆動回路の小面積化を実現することができる。
【0013】
よって、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置では、ゲイトライン(行)反転駆動、ソースライン(列)反転駆動、ドット(点)反転駆動などのアドレッシングモードを効果的に採用することができ、表示画面の劣化を防ぐことが出来る。
【0014】
以下に本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の構成を述べる。
【0015】
本発明によると、
複数のソース信号線に画像信号を供給するソース信号線駆動回路と、
複数のゲイト信号線に選択信号を供給するゲイト信号線駆動回路と、
画素TFTおよび前記画素TFTのドレイン電極に接続された画素電極を有する画素がマトリクス状に配置され、前記画素TFTのソース電極には前記ソース信号線が接続され、前記画素TFTのゲイト電極には前記ゲイト信号線が接続されているアクティブマトリクス回路と、
2つの対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた表示媒体と、
を有するアクティブマトリクス型半導体表示装置であって、
前記2つの対向電極は、前記複数のソース信号線のうち一本毎のソース信号線に対応した画素に対応して、それぞれ配置されており、
前記2つの対向電極には、対応するソース信号線に供給される画像信号の電位と反対の電位がそれぞれ与えられるアクティブマトリクス型半導体表示装置が提供される。
【0016】
また、本発明によると、
複数のソース信号線に画像信号を供給するソース信号線駆動回路と、
複数のゲイト信号線に選択信号を供給するゲイト信号線駆動回路と、
画素TFTおよび前記画素TFTのドレイン電極に接続された画素電極を有する画素がマトリクス状に配置され、前記画素TFTのソース電極には前記ソース信号線が接続され、前記画素TFTのゲイト電極には前記ゲイト信号線が接続されているアクティブマトリクス回路と、
2つの対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた表示媒体と、
を有するアクティブマトリクス型半導体表示装置であって、
前記2つの対向電極は、前記複数のソース信号線のうち二本毎のソース信号線に対応した画素に対応して、それぞれ配置されており、
前記2つの対向電極には、対応するソース信号線に供給される画像信号の電位と反対の電位がそれぞれ与えられるアクティブマトリクス型半導体表示装置が提供される。
【0017】
また、本発明によると、
複数のソース信号線に画像信号を供給するソース信号線駆動回路と、
複数のゲイト信号線に選択信号を供給するゲイト信号線駆動回路と、
画素TFTおよび前記画素TFTのドレイン電極に接続された画素電極を有する画素がマトリクス状に配置され、前記画素TFTのソース電極には前記ソース信号線が接続され、前記画素TFTのゲイト電極には前記ゲイト信号線が接続されているアクティブマトリクス回路と、
2つの対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた表示媒体と、
を有するアクティブマトリクス型半導体表示装置であって、
前記2つの対向電極は、前記複数のソース信号線のうちz本毎のソース信号線に対応した画素に対応して、それぞれ配置されており、
前記2つの対向電極には、対応するソース信号線に供給される画像信号の電位と反対の電位がそれぞれ与えられるアクティブマトリクス型半導体表示装置が提供される。
【0018】
前記表示媒体は、液晶であってもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置を実施例をもって説明する。ただし、以下の実施例は、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置のある実施形態にすぎず、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置はこれらの実施例に限定されるわけではない。
【0020】
【実施例】
(実施例1)
本実施例では、本発明のアクティブマトリクス型表示装置を、表示媒体に液晶を用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置を用いて説明する。
【0021】
図1を参照する。図1には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図が示されている。101はソース信号線駆動回路、102はゲイト信号線駆動回路、103はアクティブマトリクス回路である。アクティブマトリクス回路103は画像の表示を行う部分であり、複数の画素によって構成される。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、(m×n)個の画素を有している。n、mはいずれも自然数であり、本実施例では、nは偶数である(mは偶数でも奇数でもよい)。説明の便宜上、各画素には(1、1)〜(m、n)という符号が付けられている。
【0022】
画素(1、1)〜(m、n)は、それぞれ、画素TFT104を有している。各画素TFT104には、説明の便宜上、その画素に付けられている符号を引用する。つまり、画素(1、1)にある画素TFTは、画素TFT(1、1)と記述するようにする。
【0023】
画素TFT(1、1)、画素TFT(1、2)、・・・、画素TFT(1、n)のゲイト電極には、ゲイト信号線G1が接続されている。また、画素TFT(2、1)、画素TFT(2、2)、・・・、画素TFT(2、n)のゲイト電極には、ゲイト信号線G2が接続されている。同様に、画素TFT(m、1)、画素TFT(m、2)、・・・、画素TFT(m、n)のゲイト電極には、ゲイト信号線Gmが接続されている。
【0024】
また、画素TFT(1、1)、画素TFT(2、1)、・・・、画素TFT(m、1)のソース電極には、ソース信号線S1が接続されている。また、画素TFT(2、1)、画素TFT(2、2)、・・・、画素TFT(m、2)のソース電極には、ソース信号線S2が接続されている。同様に、画素TFT(1、n)、画素TFT(2、n)、・・・、画素TFT(m、n)のソース電極には、ソース信号線Snが接続されている。
【0025】
ソース信号線駆動回路101は、シフトレジスタ回路、バッファ回路、サンプリング回路等を有しており、外部からクロック信号、スタートパルス、画像信号等が入力される。また、ゲイト信号線駆動回路102は、シフトレジスタ回路、バッファ回路等を有しており、外部からクロック信号、スタートパルス等が入力される。ソース信号線駆動回路101は、ソース信号線S1〜Snに画像信号を供給する。ゲイト信号線駆動回路は、ゲイト信号線G1〜Gmに選択信号を供給する。
【0026】
全ての画素TFT(1、1)〜画素TFT(m、n)のドレイン電極には、画素電極(図示せず)が接続されている。対向基板(図示せず)側には、対向電極1(図示せず)および対向電極2(図示せず)が形成されている。対向電極1は電位COM1に接続されている。対向電極2は電位COM2に接続されている。なお、対向電極1と対向電極2とは、同電位になることはなく、互い異なる電位、正確にいうと、互いに逆の電位が供給されるようになっている。液晶106は、駆動回路やアクティブマトリクス回路を有するアクティブマトリクス基板と対向基板との間に挟まれている。また、107は各画素TFT104のドレイン電極と、共通電極1または共通電極2とに接続された保持容量である。
【0027】
本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置を更に詳しく説明するために、図2を参照する。図2には、図1に示した本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図において、アクティブマトリクス回路103の部分を模式的に示したものである。
【0028】
図2においては、画素TFT(1、1)〜画素TFT(m、n)、画素電極105、対向電極1および対向電極2が、特に模式的に示されている。図2に示される様に、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、対向電極1および対向電極2は、お互いの隙間を埋め合うような形状をとっている。なお、対向電極1は奇数番目のソース信号線(S1、S3、・・・、Sn-1)に接続された画素TFT(1、1)〜(m、1)、(1、3)〜(m、3)、・・・、(1、n−1)〜(m、n−1)を有するそれぞれの画素に対応してそれらの上部に配置されている。また、対向電極1は奇数番目のソース信号線(S1、S3、・・・、Sn-1)に接続された画素TFT(1、1)〜(m、1)、(1、3)〜(m、3)、・・・、(1、n−1)〜(m、n−1)のそれぞれに接続された画素電極105に対応してそれらの上部に配置されているとも言える。また、対向電極2は偶数番目のソース信号線(S2、S4、・・・、Sn)に接続された画素TFT(1、2)〜(m、2)、(1、4)〜(m、4)、・・・、(1、n)〜(m、n)を有するそれぞれの画素に接続された画素電極105に対応して配置されている。また、対向電極2は偶数番目のソース信号線(S2、S4、・・・、Sn)に接続された画素TFT(1、2)〜(m、2)、(1、4)〜(m、4)、・・・、(1、n)〜(m、n)のそれぞれに接続された画素電極105に対応して配置されているとも言える。
【0029】
よって、奇数番目のソース信号線に対応した画素(1、1)〜(m、1)、(1、3)〜(m、3)、・・・、(1、n−1)〜(m、n−1)にある液晶には、それらの画素電極105と対向電極1とによって電圧が印加される。また、偶数番目のソース信号線に対応した画素(1、2)〜(m、2)、(1、4)〜(m、4)、・・・、(1、n)〜(m、n)にある液晶には、それらの画素電極105と対向電極2とによって電圧が印加される。
【0030】
図3は、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリクス回路部の拡大図である。なお、説明の便宜上、図のスケールは縦と横とで異ならしている。図3によると、対向電極1と対向電極2とが、お互い隙間を埋め合うような形状をとっていることがよく理解される。なお、図3において、黒く塗りつぶされている箇所は、半導体活性層106−1とソース信号線とがそれぞれコンタクトをとっている箇所、ならびに半導体活性層106−1と画素電極105とがそれぞれコンタクトをとっている箇所を示している。
【0031】
なお、本実施例においては、画素TFT104のL/W(チャネル長/チャネル幅)は、4μm×3(トリプルゲイト)/4μmとした。なお、1画素のサイズ(縦×横)は、144μm×48μmとした。また、対向電極1と対向電極2とが形成する隙間の距離Dは、D=4.5μmとした。
【0032】
ここで、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法について説明する。図4および図5には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動タイミングチャートが示されている。
【0033】
まず、図4を参照する。図4には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第1フレームの表示の為のタイミングチャートが示されている。なお本明細書では、フレームとは、全ての画素(画素(1、1)〜(m、n))の表示をいい、フレーム走査期間とは、全ての画素(画素(1、1)〜(m、n))に画像信号を書き込むのに要する期間をいう。また、ラインとは、1つのゲイト信号線に接続された画素のことをいい、ライン走査期間とは、(1、1)〜(1、n)または画素(2、1)〜(2、n)等に画像信号を書き込むのに要する期間である。
【0034】
CLKはクロック信号であり、T1〜Tnはソース信号線駆動回路のアナログスイッチに入力されるタイミング信号を示す。S1〜Snはソース信号線S1〜Snに入力される画像信号を示し、G1〜Gnはゲイト信号線G1〜Gnに入力される選択信号を示している。また、COM1およびCOM2は、それぞれ、対向電極1、対向電極2の電位を示す。
【0035】
次に、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の回路動作を説明する。クロック信号がソース信号線駆動回路のシフトレジスタ回路に入力される。シフトレジスタ回路は、クロック信号とライン走査期間の始めに入力されるスタートパルスとによって動作し、タイミング信号(T1、T2、・・・、Tn)を発生する。該タイミング信号は、バッファ回路やレベルシフタ回路によって増幅され、順にアナログスイッチに入力される。アナログスイッチに入力されたタイミング信号に基づいて外部から入力される画像信号がサンプリングされ、対応するソース信号線(S1、S2、・・・、Sn)に出力される。なお、ソース信号線駆動回路がどのようにしてタイミング信号を作り出すかは任意である。
【0036】
第1ライン(G1)走査期間(ゲイト信号線G1に対応する画素の書き込みを行う期間)が始まると、順に、奇数番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、偶数番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、奇数番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、偶数番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0037】
G1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、n)へ画像信号の書き込みが終了すると、次に、第2ライン(G2)走査期間が始まり、順に、奇数番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、偶数番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG2に接続されている画素TFT(2、1)〜(2、n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、奇数番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、偶数番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0038】
G2に接続されている画素TFT(2、1)〜(2、n)へ画像信号の書き込みが終了すると、次に、第3ライン(G3)走査期間が始まり、順に、奇数番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、偶数番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG3に接続されている画素TFT(3、1)〜(3、n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、奇数番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、偶数番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0039】
以上の動作を1フレーム(第1〜第nライン)全ての画素TFTについて順に行う。従って、奇数番目のソース信号線(S1、S3、S5、・・・、Sn-1)に正の電位を有する画像信号が順に入力され、偶数番目のソース信号線(S2、S4、S6、・・・、Sn)に負の電位を有する画像信号が順に入力されることになる。いわゆるソースライン(列)反転駆動が行われる。
【0040】
第1フレーム走査期間、つまり第1ライン走査期間の開始時から第nライン走査期間の終了時までの間、奇数番目のソース信号線(S1、S3、S5、・・・、Sn-1)に対応する対向電極1の電位COM1には負の電位が与えられ続け、偶数番目のソース信号線(S2、S4、S6、・・・、Sn)に対応する対向電極2の電位COM2には正の電位が与えられ続ける。このように、対向電極の電位を、画素電極に印加される画像信号の電位と反対符号の電位とすることによって、画像信号の電圧を低くすることができる。
【0041】
例えば、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置に飽和電圧が5Vの液晶を用いた場合を考える。画像信号が正の電位を有するときは、対向電極に負の電位が与えられる。この場合、対向電極に例えば−2Vの電位を与えておくことによって画像信号の最大値は3Vでよいことになる。また、画像信号が負の電位を有するときは、対向電極に正の電位が与えられる。この場合、対向電極に例えば2Vの電位を与えておくことによって画像信号の最大値は−3Vでよいことになる。よって、画像信号の最大振幅を小さくすることができ、消費電力の低下を図ることができる。
【0042】
次に、第2フレームの画像の書き込みについて説明する。図5を参照する。第1フレームの画像書き込み終了後、第2フレームの画像の書き込みが開始される。
【0043】
第2フレームの第1ライン(G1)走査期間が始まると、順に、奇数番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給され、偶数番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給される。よってG1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、奇数番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には正の電位が与えられており、偶数番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、負の電位が与えられている。よって、第2フレームにおいては、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、第1フレームとは反対符号の電位が与えられる。
【0044】
G1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、n)へ画像信号の書き込みが終了すると、次に、第2ライン(G2)走査期間が同様に始まる。
【0045】
以上の動作を1フレーム(第1〜第nライン)全ての画素TFTについて順に行う。従って、奇数番目のソース信号線(S1、S3、S5、・・・、Sn-1)に負の電位を有する画像信号が順に入力され、偶数番目のソース信号線(S2、S4、S6、・・・、Sn)に正の電位を有する画像信号が順に入力されることになる。
【0046】
以上のようにして画像が形成される。通常1秒間に60フレームの画像が形成される。
【0047】
本実施例では、連続するフレームにおいては、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、反対符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行っている。しかし、連続するフレームにおいては、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、同符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行ってもよい。
【0048】
また、連続するラインの走査において、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、反対符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行うようにしてもよい。
【0049】
また、本実施例では、n(横方向の画素数)は偶数であるとしたが、nは奇数でもよい。
【0050】
また、本実施例では、点順次駆動方法によってアクティブマトリクス回路への画像の書き込みを行ったが、線順次駆動方法によって画像の書き込みを行っても良い。
【0051】
ここで、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置のアクティブマトリクス回路の画素の電位分布特性をシミュレーションした結果を図6に示す。図6に示されるグラフの軸はそれぞれ、電位V、画素電極および対向電極が形成される基板に垂直な方向Y、画素電極および対向電極が形成される基板に水平な方向X、を示している。なお、スケールは任意にとっていあるので、実際の値には直接対応しない。例えば、電位Vにおいて、"5"は5Vを示すわけではない。画素電極および対向電極が形成される基板に水平な方向xにおいては、0〜20が1画素(画素1と呼ぶ)のサイズ、20〜40が1画素(画素2と呼ぶ)のサイズに対応している。また、画素電極および対向電極が形成される基板に垂直な方向yにおいては、10の位置に画素電極があり、20の位置に対向電極があると設定している。さらに、画素電極および対向電極が形成される基板に垂直な方向yにおいては、0および30の位置に電位0Vを仮定して計算している。また、X−Y平面に示されているのは電位の等高線である(図右上に電位の等高線の値を表示してある)。
【0052】
図6に示すシミュレーションでは、画素1の画素電極には正の電位の画像信号が印加されており、かつ対応する対向電極には負の電位が印加されている。また、画素2の画素電極には負の電位の画像信号が印加されており、かつ対応する対向電極には正の電位が印加されている。
【0053】
図6のシミュレーションの結果より、画素1および画素2のいずれにおいても、画素電極と対向電極との間の電位が、おおよそ線形に変化していることが理解される。従って、画素電極と対向電極との間には、均等な電位の分布が生じているということがわかる。つまり、本実施例のような構成および駆動方法によるアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、各画素の液晶には均等に電圧が印加されることが本シミュレーション結果より理解される。また、隣り合う画素同士の相互作用もほとんどなく、クロストークのような影響が生じていないことも理解される。
【0054】
(実施例2)
【0055】
本実施例では、実施例1のアクティブマトリクス型液晶表示装置と対向電極の形状および駆動方法とが異なるアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明する。
【0056】
図7を参照する。図7には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図が示されている。701はソース信号線駆動回路、702はゲイト信号線駆動回路、703はアクティブマトリクス回路である。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、m×4n(縦×横)個の画素を有してる。n、mはいずれも自然数である。説明の便宜上、各画素には(1、1)〜(m、4n)という符号が付けられている。アクティブマトリクス回路の構成については、実施例1と同じであるので、実施例1を参照されたい。
【0057】
全ての画素TFT(1、1)〜画素TFT(m、1)のドレイン電極には、画素電極(図示せず)が接続されている。対向基板(図示せず)側には、対向電極1(図示せず)および対向電極2(図示せず)が形成されている。対向電極1は電位COM1に接続されている。対向電極2は電位COM2に接続されている。本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、対向電極の形状が実施例1のアクティブマトリクス型液晶表示装置と異なる。
【0058】
本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置を更に詳しく説明するために、図8を参照する。図8には、図7に示した本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図において、アクティブマトリクス回路703の部分を模式的に示したものである。図8においては、画素TFT(1、1)〜画素TFT(m、4n)、画素電極705、対向電極1および対向電極2が、特に模式的に示されている。図8に示される様に、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置においては、対向電極1および対向電極2は、それぞれソース信号線2本ごとに対応して、お互いの隙間を埋め合うような形状をとっている。つまり、対向電極1は、ソース信号線(S1、S2、S5、S6、・・・、S4n-3、S4n-2)に接続された画素TFT(1、1)〜(m、1)、(1、2)〜(m、2)、(1、5)〜(m、5)、(1、6)〜(m、6)、・・・、(1、4n−3)〜(m、4n−3)、(1、4n−2)〜(m、4n−2)を有する画素それぞれに対応して配置されている。また、対向電極1は、ソース信号線(S1、S2、S5、S6、・・・、S4n-3、S4n-2)に接続された画素TFT(1、1)〜(m、1)、(1、2)〜(m、2)、(1、5)〜(m、5)、(1、6)〜(m、6)、・・・、(1、4n−3)〜(m、4n−3)、(1、4n−2)〜(m、4n−2)のそれぞれに接続された画素電極705に対応して配置されているとも言える。また、対向電極2は、ソース信号線(S3、S4、S7、S8、・・・、S4n-1、S4n)に接続された画素TFT(1、3)〜(m、3)、(1、4)〜(m、4)、(1、7)〜(m、7)、(1、8)〜(m、8)、・・・、(1、4n−1)〜(m、4n−1)、(1、4n)〜(m、4n)を有する画素それぞれに対応して配置されている。また、対向電極2は、ソース信号線(S3、S4、S7、S8、・・・、S4n-1、S4n)に接続された画素TFT(1、3)〜(m、3)、(1、4)〜(m、4)、(1、7)〜(m、7)、(1、8)〜(m、8)、・・・、(1、4n−1)〜(m、4n−1)、(1、4n)〜(m、4n)のそれぞれに接続された画素電極705に対応して配置されているとも言える。
【0059】
なお、対向電極1と対向電極2とは、実施例1と同様に、お互い異なる電位、正確にいうと、お互い反対の電位が供給されるようになっている。
【0060】
また、本実施では、m×4n(縦×横)個の画素を有するアクティブマトリクス型液晶表示装置について説明するが、画素数はこれに限定されるわけではない。
【0061】
次に、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の動作を説明する。まず、図9を参照する。図9には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の第1フレームの表示の為のタイミングチャートが示されている。なお、実施例1と同様、第1フレームとは、全ての画素(画素(1、1)〜(m、4n))の表示をいい、第1フレーム走査期間とは、全ての画素(画素(1、1)〜(m、4n))に画像信号を書き込むのに要する期間である。
【0062】
第1ライン(G1)走査期間(ゲイト信号線G1に対応する画素の書き込みを行う期間)が始まると、順に、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、4n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0063】
G1に接続されている画素TFT(1、1)〜(1、n)へ画像信号の書き込みが終了すると、次に、第2ライン(G2)走査期間が始まり、順に、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG2に接続されている画素TFT(2、1)〜(2、4n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0064】
G2に接続されている画素TFT(2、1)〜(2、n)へ画像信号の書き込みが終了すると、次に、第3ライン(G3)走査期間が始まり、順に、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線には正の電位を有する画像信号が供給され、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線には負の電位を有する画像信号が供給される。よってG3に接続されている画素TFT(3、1)〜(3、4n)へ該画像信号の書き込みが順に行われ、液晶が駆動される。このとき、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線に対応する対向電極1(COM1)には負の電位が与えられており、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線に対応する対向電極2(COM2)には、正の電位が与えられている。
【0065】
以上の動作を1フレーム(第1〜第4nライン)全ての画素TFTについて順に行う。従って、(4n−3)番目および(4n−2)番目のソース信号線に正の電位を有する画像信号が順に入力され、(4n−1)番目および4n番目のソース信号線に負の電位を有する画像信号が順に入力されることになる。いわゆる2ソース信号線ごとのソースライン(列)反転駆動が行われる。
【0066】
以上の動作を1フレーム(第1〜第4nライン)全ての画素TFTについて行う。
【0067】
よって、本実施例においても、対向電極の電位を各画素電極に印加される画像信号の電位と反対符号の電位とすることによって、画像信号の電圧を低くすることができる。
【0068】
第2フレームにおいては、図10に示すように、それぞれのソース信号線には、第1フレーム走査期間とは反対の符号の画像信号が供給される。また、対向電極1および対向電極2には、それぞれ第1フレーム走査期間と反対の符号の電位が供給される。
【0069】
本実施例では、連続するフレームにおいては、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、反対符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行っている。しかし、連続するフレームにおいては、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、同符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行ってもよい。
【0070】
また、連続するラインの走査において、各ソース信号線に供給される画像信号の電位および対向電極の電位とも、反対符号の電位が与えられるようにして画面の表示を行うようにしてもよい。
【0071】
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置の画素数は、m×4n以外でもよい。
【0072】
また、本実施例では、ソース信号線2本毎に対応した2つの対向電極をもちいたが、ソース信号線z本毎に対応した2つの対向電極を用いても良い。
【0073】
また、本実施例では、点順次駆動方法によってアクティブマトリクス回路への画像の書き込みを行ったが、線順次駆動方法によって画像の書き込みを行っても良い。
【0074】
(実施例3)
【0075】
本実施例においては、上述の実施例1および実施例2において説明したアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製方法の一例について説明する。本実施例では、絶縁表面を有する基板上に複数のTFTを形成し、アクティブマトリクス回路、駆動回路、およびロジック回路等をモノリシックに構成する例を図3〜図5に示す。なお、本実施例では、駆動回路やロジック回路等の基本回路であるCMOS回路が形成される様子を示す。また、Pチャネル型TFT(PTFT)とNチャネル型TFT(NTFT)とがそれぞれ1つのゲイト電極を備えているCMOS回路について説明するが、ダブルゲイト型やトリプルゲイト型のような複数のゲイト電極を備えたTFTによるCMOS回路をも同様に作製することができる。なお、画素TFTもNチャネル型TFTによって構成される。
【0076】
まず、ガラス基板1101上に酸化シリコン膜1102でなる下地膜を200nm厚に形成した。下地膜は窒化シリコン膜を積層しても良いし、窒化シリコン膜のみであっても良い。
【0077】
次に、酸化シリコン膜1102上に30nm厚のアモルファスシリコン膜(非晶質シリコン膜)をプラズマCVD法により形成し、脱水素処理後、エキシマレーザーアニールを行ってポリシリコン膜(結晶質シリコン膜または多結晶シリコン膜)を形成した。
【0078】
この結晶化工程は公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化技術を用いれば良い。本実施例ではパルス発振型のKrFエキシマレーザーを線状に加工してアモルファスシリコン膜の結晶化を行った。
【0079】
なお、本実施例では初期膜をアモルファスシリコン膜としてレーザーアニールで結晶化してポリシリコン膜を得たが、初期膜として微結晶シリコン膜を用いても構わないし、直接ポリシリコン膜を成膜しても良い。勿論、成膜したポリシリコン膜にレーザーアニールを行っても良い。また、レーザーアニールの代わりにファーネスアニールを行っても良い。
【0080】
こうして形成された結晶質シリコン膜をパターニングして島状のシリコン層からなる活性層1103、1104を形成した。
【0081】
次に、活性層1103、1104を覆って酸化シリコン膜でなるゲート絶縁膜1105を形成し、その上にタンタルと窒化タンタルの積層構造でなるゲート配線(ゲート電極を含む)1106、1107を形成した(図11(A))。
【0082】
ゲート絶縁膜1105の膜厚は100nmとした。勿論、酸化シリコン膜以外に酸化シリコン膜と窒化シリコン膜との積層構造や酸化窒化シリコン膜を用いても構わない。また、ゲート配線1106、1107は他の金属を用いることもできるが、後の工程においてシリコンとのエッチング選択比の高い材料が望ましい。
【0083】
こうして図11(A)の状態が得られたら、1回目のリンドープ工程(リンの添加工程)を行った。ここではゲート絶縁膜1105を通して添加するため、加速電圧は80KeVと高めに設定した。また、こうして形成された第1不純物領域1108、1109は長さ(幅)が0.5μm、リン濃度が1×1017atoms/cm3となるようにドーズ量を調節した。この時のリン濃度を(n−)で表すことにする。なお、リンの代わりに砒素を用いても良かった。
【0084】
また、第1不純物領域1108、1109はゲート配線1106、1107をマスクとして自己整合的に形成された。この時、ゲート配線1106、1107の直下には真性な結晶質シリコン層が残り、チャネル形成領域1110、1111が形成された。ただし、実際には多少ゲート配線の内側に回り込んで添加される分もあるため、ゲート配線1106、1107と第1不純物領域1108、1109とがオーバーラップするような構造となった(図11(B))。
【0085】
次に、ゲート配線1106、1107を覆うようにして0.1〜1μm(代表的には0.2〜0.3μm)の厚さの非晶質シリコン層を形成し、異方性エッチングを行うことによりサイドウォール1112、1113を形成した。サイドウォール1112、1113の幅(ゲート配線の側壁からみた厚さ)は0.2μmとした(図11(C))。
【0086】
なお、本実施例では非晶質シリコン層として不純物を何も添加しないものを用いるため、真性なシリコン層でなるサイドウォールが形成された。
【0087】
図11(C)の状態が得られたら、2回目のリンドープ工程を行った。この場合も1回目と同様に加速電圧を80KeVとした。また、今回形成された第2不純物領域1114、1115にはリンが1×1018atoms/cm3の濃度で含まれるようにドーズ量を調節した。この時のリン濃度を(n)で表すことにする。
【0088】
なお、図11(D)に示すリンドープ工程ではサイドウォール1112、1113の真下のみに第1不純物領域1108、1109が残る。この第1不純物領域1108および1109は1stLDD領域として機能することになる。
【0089】
また、図11(D)の工程ではサイドウォール1112、1113にもリンが添加された。実際には加速電圧が高いためリンの濃度プロファイルのテール(裾)がサイドウォール内部に及ぶような状態でリンが分布していた。このリンでサイドウォールの抵抗成分を調節することもできる反面、リンの濃度分布が極端にばらつくと第2不純物領域1114に印加されるゲート電圧が素子毎に変動する要因ともなりかねないのでドーピング時は精密な制御が必要である。
【0090】
次に、NTFTの一部を覆うレジストマスク1116とPTFTの全部を覆うレジストマスク1117を形成した。そして、この状態でゲート絶縁膜1105をドライエッチングして加工されたゲート絶縁膜1118を形成した(図11(E))。
【0091】
この時、ゲート絶縁膜1118がサイドウォール1112よりも外側に突出している部分の長さ(ゲート絶縁膜1118が第2不純物領域1114に接している部分の長さ)が、第2不純物領域1114の長さ(幅)を決定した。従って、レジストマスク1116のマスク合わせは精度良く行うことが必要であった。
【0092】
図11(E)の状態が得られたら、3回目のリンドープ工程を行った。今回は露出した活性層にリンを添加することになるため、加速電圧を10KeVと低めに設定した。なお、こうして形成された第3不純物領域1119にはリンが5×1020atoms/cm3の濃度で含まれるようにドーズ量を調節した。この時のリン濃度を(n+)で表すことにする(図12(A))。
【0093】
この工程ではレジストマスク1116および1117によって遮蔽された部分にはリンが添加されないため、その部分には第2不純物領域1114および1115がそのまま残る。従って、第2不純物領域1114が画定した。また同時に、第3不純物領域1119が画定した。
【0094】
この第2不純物領域1114は2ndLDD領域として機能し、第3不純物領域1119はソース領域又はドレイン領域として機能することになる。
【0095】
次に、レジストマスク1116、1117を除去し、新たにNTFT全部を覆うレジストマスク1121を形成した。そして、まずPTFTのサイドウォール1113を除去し、さらにゲート絶縁膜1105をドライエッチングしてゲート配線1107と同形状のゲート絶縁膜1122を形成した(図12(B))。
【0096】
図12(B)の状態が得られたら、ボロンドープ工程(ボロンの添加工程)を行った。ここでは加速電圧を10KeVとし、形成された第4不純物領域1123に3×1020atoms/cm3の濃度でボロンが含まれるようにドーズ量を調節した。この時のボロン濃度を(p++)で表すことにする(図12(C))。
【0097】
この時、ボロンもゲート配線1107の内側に回り込んで添加されたため、チャネル形成領域1111はゲート配線1107の内側に形成された。また、この工程ではPTFT側に形成されていた第1不純物領域1109及び第2不純物領域1115をボロンで反転させてP型にしている。従って、実際にはもともと第1不純物領域だった部分と第2不純物領域だった部分とで抵抗値が変化するが、十分高い濃度でボロンを添加しているので問題とはならない。
【0098】
こうすることで第4不純物領域1123が画定する。第4不純物領域1123はゲート配線1107をマスクとして完全に自己整合的に形成され、ソース領域又はドレイン領域として機能する。本実施例ではPTFTに対してLDD領域もオフセット領域も形成していないが、PTFTはもともと信頼性が高いので問題はなく、却ってLDD領域等を設けない方がオン電流を稼ぐことができるので都合が良い場合もある。
【0099】
こうして最終的には図12(C)に示すように、NTFTの活性層にはチャネル形成領域、第1不純物領域、第2不純物領域及び第3不純物領域が形成され、PTFTの活性層にはチャネル形成領域及び第4不純物領域のみが形成される。
【0100】
そのようにして図12(C)の状態が得られたら、第1層間絶縁膜1124を1μmの厚さに形成した。第1層間絶縁膜1124としては酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、有機樹脂膜またはそれらの積層膜を用いることができる。本実施例ではアクリル樹脂膜を採用した。
【0101】
第1層間絶縁膜1124を形成したら、金属材料でなるソース配線1125、1126及びドレイン配線1127を形成した。本実施例ではチタンを含むアルミニウム膜をチタンで挟み込んだ構造の三層配線を用いた。
【0102】
また、第1層間絶縁膜1124としてBCB(ベンゾシクロブテン)と呼ばれる樹脂膜を用いた場合、平坦性が高まると同時に、配線材料として銅を用いることが可能となる。銅は配線抵抗が低いため、配線材料として非常に有効である。
【0103】
こうしてソース配線及びドレイン配線を形成したら、パッシベーション膜として50nm厚の窒化シリコン膜1128を形成した。さらにその上には保護膜として第2層間絶縁膜1129を形成した。この第2層間絶縁膜1129としては前記第1層間絶縁膜1124と同様の材料を用いることが可能である。本実施例では50nm厚の酸化シリコン膜上にアクリル樹脂膜を積層した構造を採用した。
【0104】
以上のような工程を経て、図12(D)に示すような構造のCMOS回路が完成した。本実施例によって形成されたCMOS回路は、NTFTが優れた信頼性を有するため、回路全体として信頼性が大幅に向上した。また、本実施例のような構造とすると、NTFTとPTFTとの特性バランス(電気特性のバランス)が優れたものとなった。
【0105】
なお、同様にして画素TFTもNTFTによって構成され得る。
【0106】
図12(D)の状態が得られたら、コンタクトホールを開口し、画素TFTのドレイン電極に接続した画素電極を形成する。そして、第3層間膜を形成し、配向膜を形成する。なお、本実施例では、配向膜にポリイミドを用いた。また、必要に応じてブラックマトリクスを形成してもよい。
【0107】
次に、対向基板を用意する。対向基板は、ガラス基板、透明導電膜から成る対向電極、配向膜とで構成される。なお、対向電極は、上記実施例1および実施例2で説明したような形状に加工する。
【0108】
なお、本実施例では、配向膜にはポリイミド膜を用いた。なお、配向膜形成後、ラビング処理を施した。なお、本実施例では、配向膜に比較的大きなプレチル角を持つようなポリイミドを用いた。
【0109】
次に、上記の工程を経たアクティブマトリクス基板と対向基板とを公知のセル組み工程によって、シール材やスペーサなどを介して貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶を注入し、封止剤によって完全に封止する。本実施例では、液晶にネマチック液晶を用いた。
【0110】
よって、透過型のアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。
【0111】
(実施例4)
【0112】
本実施例では、実施例3において活性層となる結晶質半導体膜を、触媒元素を用いた熱結晶化法により形成する例を示す。触媒元素を用いる場合、本出願人による特開平7−130652号公報、特開平8−78329号公報に記載された技術を用いることが好ましい。
【0113】
ここで特開平7−130652号公報の技術を本願発明に適用する場合の例を図13に示す。まずシリコン基板1301上に熱酸化法により酸化シリコン膜1302を設け、その上にアモルファスシリコン膜1303を形成した。さらに、重量換算で10ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布してニッケル含有層1304を形成した(図13(A))。
【0114】
次に、500℃1時間の水素だし工程の後、500〜650℃で4〜12時間(本実施例では550℃8時間)の熱処理を行い、ポリシリコン膜1305を形成した。こうして得られたポリシリコン膜1305は非常に優れた結晶性を有した(図13(B))。
【0115】
あとはポリシリコン膜1305をパターニングして活性層とし、実施例3と同様の工程を経てTFTを作製した。
【0116】
また、特開平8−78329号公報に記載された技術は、触媒元素を選択的に添加することによって、非晶質半導体膜の選択的な結晶化を可能とするものである。同技術を本願発明に適用した場合について図14に説明する。
【0117】
まず、ガラス基板1401上に酸化シリコン膜1402を設け、その上にアモルファスシリコン膜1403、酸化シリコン膜1404を連続的に形成した。この時、酸化シリコン膜1404の膜厚は150nmとした。
【0118】
次に酸化シリコン膜1404をパターニングして選択的に開口部1405を形成し、その後、重量換算で100ppmのニッケルを含む酢酸ニッケル塩溶液を塗布した。これによりニッケル含有層1406が形成され、ニッケル含有層1406は開口部1405の底部のみでアモルファスシリコン膜1402と接触させた(図14(A))。
【0119】
次に、500〜650℃で4〜24時間(本実施例では570℃14時間)の熱処理を行い、アモルファスシリコン膜の結晶化を行った。この結晶化過程では、ニッケルが接した部分がまず結晶化し、そこから基板にほぼ平行な方向へと結晶成長が進行する。結晶学的には<111>軸方向に向かって進行することが確かめられている。
【0120】
こうして形成されたポリシリコン膜1407は棒状または針状の結晶が集合してなり、各々の棒状結晶は巨視的にはある特定の方向性をもって成長しているため、結晶性が揃っているという利点がある。
【0121】
なお、上記二つの技術においては、ニッケル(Ni)以外にも、ゲルマニウム(Ge)、鉄(Fe)、パラジウム(Pd)、錫(Sn)、鉛(Pb)、コバルト(Co)、白金(Pt)、銅(Cu)、金(Au)といった元素を用いても良い。
【0122】
以上のような技術を用いて結晶質半導体膜(結晶質シリコン膜や結晶質シリコンゲルマニウム膜を含む)を形成し、パターニングを行って活性層を形成すれば良い。その後の工程は実施例3に従えば良い。
【0123】
本実施例の技術を用いて結晶化した結晶質半導体膜を用いてTFTを作製した場合、高い電界効果移動度(モビリティ)が得られるが、そのため高い信頼性を要求されていた。しかしながら、本実施例のTFT構造を採用することで本実施例の技術を最大限に生かしたTFTを作製することが可能となった。
【0124】
(実施例5)
【0125】
本実施例では、実施例4に示したように触媒元素(ニッケルを例にする)を用いてポリシリコン膜を形成した後で、膜中に残存するニッケルを除去する工程を行う例を示す。本実施例ではニッケルを除去する技術として、特開平10−270363号公報または特開平10−247735号公報に記載された技術を用いた。
【0126】
特開平10−270363号公報に記載された技術は、半導体の結晶化に用いたニッケルを、結晶化後に15族に属する元素(代表的にはリン)のゲッタリング作用を用いて除去する技術である。同技術を用いることで活性層中のニッケル濃度を1×1017atoms/cm3以下(好ましくは1×1016atoms/cm3以下)にまで低減することができる。
【0127】
ここで同技術を本願発明に適用した場合について図15に示す。まず、実施例4の工程に従ってポリシリコン膜1505を形成した。次に開口部を有するマスク絶縁膜1501を設け、その状態でリンを添加した。このとき、開口部で露呈したポリシリコン膜には高濃度にリンが添加された領域1502が形成された。
本出願人はこの領域をゲッタリング領域と呼んでいる(図15(A))。
【0128】
ゲッタリング領域1502には1×1019〜1×1021atoms/cm3(代表的には1×1020atoms/cm3)の濃度でリンが添加される。
【0129】
次に、550〜650℃で4〜15時間(本実施例では600℃12時間)の熱処理を行った。この熱処理によってポリシリコン膜1505中に残存した触媒元素(本実施例ではニッケル)は、矢印の方向に向かって移動し、ゲッタリング領域1502中に捕獲(ゲッタリング)された。領域1502をゲッタリング領域と呼ぶのはそういった理由による。また、こうして形成されたポリシリコン膜1503は膜中に含まれるニッケル濃度が1×1017atoms/cm3以下に低減された。
【0130】
また、特開平10−247735号公報に記載された技術は、特開平7−135318号公報に記載された技術を用いて結晶化した後で、選択的に触媒元素を添加するために用いたマスクをそのままリン添加用のマスクとして用いることを特徴とした技術である。この技術はスループットの向上に非常に効果的である。
【0131】
以上のような技術でなる本実施例を用いて結晶質半導体膜(ポリシリコン膜やポリシリコンゲルマニウム膜を含む)を形成し、パターニングを行って活性層を形成すれば良い。その後の工程は実施例3に従えば良い。
【0132】
(実施例6)
【0133】
本実施例では、実施例4に示したように触媒元素(ニッケルを例にする)を用いてポリシリコン膜を形成した後で、そのニッケルを除去する工程を行う例を示す。本実施例ではニッケルを除去する技術として、特開平10−135468号公報または特開平10−135469号公報に記載された技術を用いた。
【0134】
同公報に記載された技術は、半導体の結晶化に用いたニッケルを、結晶化後にハロゲン元素(代表的には塩素)のゲッタリング作用を用いて除去する技術である。同技術を用いることで活性層中のニッケル濃度を1×1017atoms/cm3以下(好ましくは1×1016atoms/cm3以下)にまで低減することができる。
【0135】
本実施例の構成について図16を用いて説明する。まず基板として耐熱性の高い石英基板1601を用いた。勿論、シリコン基板やセラミックス基板を用いても良い。石英基板を用いた場合、特に下地膜として酸化シリコン膜を設けなくても基板側からの汚染はない。
【0136】
次に実施例4の手段を用いてポリシリコン膜(図示せず)を形成し、パターニングして活性層1602、1603を形成した。さらに、それら活性層を覆って酸化シリコン膜でなるゲート絶縁膜1604を形成した(図16(A))。
【0137】
ゲート絶縁膜1604を形成したら、ハロゲン元素を含む雰囲気中において熱処理を行った。本実施例では雰囲気を酸素と塩化水素とを混合した酸化性雰囲気とし、処理温度を950℃、処理時間を30分とした。なお、処理温度は700〜1100℃の間で選択すれば良いし、処理時間も10分〜8時間の間で選択すれば良い(図16(B))。
【0138】
この時、ニッケルは揮発性のニッケル塩化物となって処理雰囲気中に離脱し、ポリシリコン膜中のニッケル濃度が低減する。従って、図16(B)に示した活性層1605、1606中に含まれるニッケル濃度は1×1017atoms/cm3以下に低減されていた。
【0139】
以上のような技術でなる本実施例を用いて活性層を形成し、その後の工程は実施例3に従えば良い。
【0140】
(実施例7)
【0141】
本実施例においては、上述の実施例1および実施例2において説明したアクティブマトリクス型液晶表示装置の作製方法の一例について、実施例3とは異なる作製方法について説明する。
【0142】
図17および図18を参照する。まず基板1701には、例えばコーニング社の1737ガラス基板に代表される無アルカリガラス基板を用いた。そして、基板1701のTFTが形成される表面に、酸化珪素で成る下地膜1702を200nmの厚さに形成した。下地膜1702は、さらに窒化珪素膜を積層させても良いし、窒化珪素膜のみであっても良い。
【0143】
次に、この下地膜1702の上に50nmの厚さで、非晶質珪素膜をプラズマCVD法で形成した。非晶質珪素膜の含有水素量にもよるが、好ましくは400〜500℃に加熱して脱水素処理を行い、非晶質珪素膜の含有水素量を5atm%以下として、結晶化の工程を行って結晶性珪素膜とした。
【0144】
この結晶化の工程は、公知のレーザー結晶化技術または熱結晶化の技術を用いれば良い。本実施例では、パルス発振型のKrFエキシマレーザー光を線状に集光して非晶質珪素膜に照射して、結晶性珪素膜とした。なお、この結晶化の工程は、上述の実施例5および実施例6で説明した方法を用いても良い。
【0145】
尚、本実施例では初期膜を非晶質珪素膜として用いたが、初期膜として微結晶珪素膜を用いても構わないし、直接結晶性珪素膜を成膜しても良い。
【0146】
こうして形成された結晶性珪素膜をパターニングして、島状の半導体層1703、1704、1705を形成した。
【0147】
次に、半導体層1703、1704、1705を覆って、酸化珪素または窒化珪素を主成分とするゲート絶縁膜1706を形成した。ここではプラズマCVD法で窒化酸化珪素膜を100nmの厚さに形成した。そして、図17では説明しないが、ゲート絶縁膜1706の表面に第1のゲート電極を構成する、第1の導電膜としてタンタル(Ta)を10〜200nm、例えば50nmさらに第2の導電膜としてアルミニウム(Al)を100〜1000nm、例えば200nmの厚さでスパッタ法で形成した。そして、公知のパターニング技術により、第1のゲート電極を構成する第1の導電膜1707、1708、1709、1710と、第2の導電膜の1712、1713、1714、1715が形成された。
【0148】
第1のゲート電極を構成する第2の導電膜として、アルミニウムを用いる場合には、純アルミニウムを用いても良いし、チタン、珪素、スカンジウムから選ばれた元素が0.1〜5atm%添加されたアルミニウム合金を用いても良い。また銅を用いる場合には、図示しないが、ゲート絶縁膜1706の表面に窒化珪素膜を設けておくと好ましい。
【0149】
また、図17では画素マトリクス回路を構成するnチャネル型TFTのドレイン側に付加容量部を設ける構造となっている。このとき、第1のゲート電極と同じ材料で付加容量部の配線電極1711、1716が形成される。
【0150】
こうして図17(A)に示す構造が形成されたら、1回目のn型不純物を添加する工程を行った。結晶性半導体材料に対してn型を付与する不純物元素としては、リン(P)、砒素(As)、アンチモン(Sb)などが知られているが、ここでは、リンを用い、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行った。この工程では、ゲート絶縁膜1706を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は80keVと高めに設定した。また、こうして形成された不純物領域は、後に示すnチャネル型TFTの第1の不純物領域1734、1742を形成するもので、LDD領域として機能するものである。従ってこの領域のリンの濃度は、1×1016〜1×1019atms/cm3の範囲にするのが好ましく、ここでは1×1018atms/cm3とした。
【0151】
半導体層中に添加された前記不純物元素は、レーザーアニール法や、熱処理により活性化させる必要があった。この工程は、ソース・ドレイン領域を形成する不純物添加の工程のあと実施しても良いが、この段階でレーザーアニール法により活性化させることは効果的であった。
【0152】
この工程で、第1のゲート電極を構成する第1の導電膜1707、1708、1709、1710と第2の導電膜1712、1713、1714、1715は、リンの添加に対してマスクとして機能した。その結果ゲート絶縁膜を介して存在する半導体層の第1のゲート電極の真下の領域には、まったく、あるいは殆どリンが添加されなかった。そして、図17(B)に示すように、リンが添加された低濃度不純物領域1717、1718、1719、1720、1721、1722、1723が形成された。
【0153】
次にフォトレジスト膜をマスクとして、nチャネル型TFTを形成する領域をレジストマスク1724、1725で覆って、pチャネル型TFTが形成される領域のみに、p型を付与する不純物添加の工程を行った。p型を付与する不純物元素としては、ボロン(B)、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)、が知られているが、ここではボロンをその不純物元素として、イオンドープ法でジボラン(B2H6)を用いて添加した。ここでも加速電圧を80keVとして、2×1020atms/cm3の濃度にボロンを添加した。そして、図17(C)に示すようにボロンが高濃度に添加された領域1726、1727が形成された。この領域は後にpチャネル型TFTのソース・ドレイン領域となる。
【0154】
そして、レジストマスク1724、1725を除去した後、第2のゲート電極を形成する工程を行った。ここでは、第2のゲート電極の材料にタンタル(Ta)を用い、100〜1000nm、例えば200nmの厚さに形成した。そして、公知の技術によりパターニングを行い、第2のゲート電極1728、1729、1730、1731が形成された。この時、第2のゲート電極の長さは5μmとなるようにパターニングした。結果として、第2のゲート電極は、第1のゲート電極の両側にそれぞれ1.5μmの長さでゲート絶縁膜と接する領域が形成された。
【0155】
また、画素マトリクス回路を構成するnチャネル型TFTのドレイン側に付加容量部が設けられるが、この付加容量部の電極1728は第2のゲート電極と同時に形成された。
【0156】
そして、第2のゲート電極1728、1729、1730、1731をマスクとして、2回目のn型を付与する不純物元素を添加する工程を行った。ここでは同様に、フォスフィン(PH3)を用いたイオンドープ法で行った。この工程でも、ゲート絶縁膜1706を通してその下の半導体層にリンを添加するために、加速電圧は80keVと高めに設定した。そして、ここでリンが添加される領域は、nチャネル型TFTでソース領域1735、1743、及びドレイン領域1736、1747として機能させるため、この領域のリンの濃度は、1×1019〜1×1021atms/cm3とするのが好ましく、ここでは1×1020atms/cm3とした。
【0157】
また、ここで図示はしないが、ソース領域1735、1743、及びドレイン領域1736、1747を覆うゲート絶縁膜を除去して、その領域の半導体層を露出させ、直接リンを添加しても良い。この工程を加えると、イオンドープ法の加速電圧を10keVまで下げることができ、また、効率良くリンを添加することができた。
【0158】
また、pチャネル型TFTのソース領域1739とドレイン領域1740にも同じ濃度でリンが添加されるが、前の工程でその2倍の濃度でボロンが添加されているため、導電型は反転せず、pチャネル型TFTの動作上何ら問題はなかった。
【0159】
それぞれの濃度で添加されたn型またはp型を付与する不純物元素は、このままでは活性化せず有効に作用しないので、活性化の工程を行う必要があった。この工程は、電気加熱炉を用いた熱アニール法や、前述のエキシマレーザーを用いたレーザーアニール法や、ハロゲンランプを用いたラピットサーマルアニール法(RTA法)で行うことができた。
【0160】
熱アニール法では、窒素雰囲気中において550℃、2時間の加熱処理をして活性化を行った。本実施例では、第1のゲート電極を構成する第2の導電膜にアルミニウムを用いたが、タンタルで形成された第1の導電膜と第2のゲート電極がアルミニウムを覆って形成されているため、タンタルがブロッキング層として機能して、アルミニウム原子が他の領域に拡散することを防ぐことができた。また、レーザーアニール法では、パルス発振型のKrFエキシマレーザー光を線状に集光して照射することにより活性化が行われた。また、レーザーアニール法を実施した後に熱アニール法を実施すると、さらに良い結果が得られた。またこの工程は、イオンドーピングによって結晶性が破壊された領域をアニールする効果も兼ね備えていて、その領域の結晶性を改善することもできた。
【0161】
以上までの工程で、ゲート電極を第1のゲート電極と、その第1のゲート電極を覆って第2のゲート電極を設けられ、nチャネル型TFTでは、第2のゲート電極の両側にソース領域とドレイン領域が形成された。また、ゲート絶縁膜を介して半導体層に設けられた第1の不純物領域と、第2のゲート電極がゲート絶縁膜に接している領域とが、重なって設けられた構造が自己整合的に形成された。一方、pチャネル型TFTでは、ソース領域とドレイン領域の一部が第2のゲート電極とオーバーラップして形成されているが、実使用上何ら問題はなかった。
【0162】
図17(D)の状態が得られたら、第1の層間絶縁膜1749を1000nmの厚さに形成した。第1の層間絶縁膜1749としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化窒化珪素膜、有機樹脂膜、およびそれらの積層膜をもちいることができる。本実施例では、図示しないが、最初に窒化珪素膜を50nm形成し、さらに酸化珪素膜を950nm形成した2層構造とした。
【0163】
第1の層間絶縁膜1749はその後、パターニングでそれぞれのTFTのソース領域と、ドレイン領域にコンタクトホールが形成された。そして、ソース電極1750、1752、1753とドレイン電極1751、1754が形成した。図示していないが、本実施例ではこの電極を、チタン膜を100nm、チタンを含むアルミニウム膜300nm、チタン膜150nmをスパッタ法で連続して形成した3層構造の膜を、パターニングして形成した。
【0164】
こうして図17(E)に示すように、基板1701上にCMOS回路と、アクティブマトリクス回路が形成された。また、アクティブマトリクス回路のnチャネル型TFTのドレイン側には、保持容量部が同時に形成された。以上のようにして、アクティブマトリクス基板が作製された。
【0165】
次に、図18を用いて、以上の工程によって同一の基板に作製されたCMOS回路と、アクティブマトリクス回路をもとに、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。最初に、図18(D)の状態の基板に対して、ソース電極1750、1752、1753とドレイン電極1751、1754と、第1の層間絶縁膜1749を覆ってパッシベーション膜1755を形成した。パッシベーション膜1755は、窒化珪素膜で50nmの厚さで形成した。さらに、有機樹脂からなる第2の層間絶縁膜1756を約1000nmの厚さに形成した。有機樹脂膜としては、ポリイミド、アクリル、ポリイミドアミド等を使用することができる。有機性樹脂膜を用いることの利点は、成膜方法が簡単である点や、比誘電率が低いので、寄生容量を低減できる点、平坦性に優れる点などが上げられる。なお上述した以外の有機性樹脂膜を用いることもできる。ここでは、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用い、300℃で焼成して形成した。
【0166】
次に、第2の層間絶縁膜1756の画素領域の一部に、遮光層1757を形成した。遮光層1757は金属膜や顔料を含ませた有機樹脂膜で形成すれば良いものである。ここでは、チタンをスパッタ法で形成した。
【0167】
遮光膜1757を形成したら、第3の層間絶縁膜1758を形成する。この第3の層間絶縁膜1758は、第2の層間絶縁膜1756と同様に、有機樹脂膜を用いて形成すると良い。そして、第2の層間絶縁膜1756と第3の層間絶縁膜1758とにドレイン電極1754に達するコンタクトホールを形成し、画素電極1759を形成した。画素電極1759は、透過型液晶表示装置とする場合には透明導電膜を用い、反射型の液晶表示装置とする場合には金属膜を用いれば良い。ここでは透過型の液晶表示装置とするために、酸化インジウム・スズ(ITO)膜を100nmの厚さにスパッタ法で形成し、画素電極1759を形成した。
【0168】
図18(A)の状態が形成されたら、配向膜1760を形成する。通常液晶表示素子の配向膜にはポリイミド樹脂が多く用いられている。対向側の基板1771には、対向電極1772と、配向膜1773とを形成した。配向膜は形成された後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って平行配向するようにした。なお、対向電極は、上記実施例1または実施例2で説明したように加工された。
【0169】
上記の工程を経て、アクティブマトリクス回路と、CMOS回路が形成された基板と対向基板とを、公知のセル組み工程によってシール材やスペーサ(共に図示せず)などを介して貼りあわせる。その後、両基板の間に液晶材料1774を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止した。よって図18(B)に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成した。
【0170】
(実施例8)
上述の実施例3〜7においては、トップゲイト型のTFTを用いてアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製したが、逆スタガ等のボトムゲイト型のTFTを用いても良い。
【0171】
(実施例9)
上述の実施例1〜8のアクティブマトリクス型液晶表示装置には、ネマチック液晶を表示媒体に用いたTNモードが表示モードとして用いられているが、他の表示モードをも用いることができる。
【0172】
さらに、応答速度の速い無しきい値反強誘電性液晶または強誘電性液晶を表示媒体に用いて、アクティブマトリクス型液晶表示装置を構成してもよい。
【0173】
例えば、1998, SID, "Characteristics and Driving Scheme of Polymer-Stabilized Monostable FLCD Exhibiting Fast Response Time and High Contrast Ratio with Gray-Scale Capability" by H. Furue et al.や、1997, SID DIGEST,841, "A Full-Color Thresholdless Antiferroelectric LCD Exhibiting Wide Viewing Angle with Fast Response Time" by T. Yoshida et al.や、1996, J. Mater. Chem. 6(4), 671-673, "Thresholdless antiferroelectricity in liquid crystals and its application to displays" by S. Inui et al.や、米国特許第5594569 号に開示された液晶を用いることが可能である。
【0174】
ある温度域において反強誘電相を示す液晶を反強誘電性液晶という。反強誘電性液晶を有する混合液晶には、電場に対して透過率が連続的に変化する電気光学応答特性を示す、無しきい値反強誘電性混合液晶と呼ばれるものがある。この無しきい値反強誘電性混合液晶は、V字型の電気光学応答特性を示すものがあり、その駆動電圧が約±2.5V程度(セル厚約1μm〜2μm)のものも見出されている。
【0175】
ここで、V字型の電気光学応答を示す無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧に対する光透過率の特性を示す例を図21に示す。図21に示すグラフの縦軸は透過率(任意単位)、横軸は印加電圧である。なお、アクティブマトリクス型液晶表示装置の入射側の偏光板の透過軸は、アクティブマトリクス型液晶表示装置のラビング方向にほぼ一致する無しきい値反強誘電性混合液晶のスメクティック層の法線方向とほぼ平行に設定されている。また、出射側の偏光板の透過軸は、入射側の偏光板の透過軸に対してほぼ直角(クロスニコル)に設定されている。
【0176】
図21に示されるように、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いると、低電圧駆動かつ階調表示が可能となることがわかる。
【0177】
このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をアナログドライバを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いた場合には、画像信号のサンプリング回路の電源電圧を、例えば、5V〜8V程度に抑えることが可能となる。よって、ドライバの動作電源電圧を下げることができ、アクティブマトリクス型液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【0178】
また、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶をデジタルドライバを有するアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いた場合にも、D/A変換回路の出力電圧を下げることができるので、D/A変換回路の動作電源電圧を下げることができ、ドライバの動作電源電圧を低くすることができる。よって、アクティブマトリクス型液晶表示装置の低消費電力化および高信頼性が実現できる。
【0179】
よって、このような低電圧駆動の無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることは、比較的LDD領域(低濃度不純物領域)の幅が小さなTFT(例えば、0nm〜500nmまたは0nm〜200nm)を用いる場合においても有効である。
【0180】
また、一般に、無しきい値反強誘電性混合液晶は自発分極が大きく、液晶自体の誘電率が高い。このため、無しきい値反強誘電性混合液晶をアクティブマトリクス型液晶表示装置に用いる場合には、画素に比較的大きな保持容量が必要となってくる。よって、自発分極が小さな無しきい値反強誘電性混合液晶を用いるのが好ましい。また、アクティブマトリクス型液晶表示装置の駆動方法を線順次駆動とすることにより、画素への階調電圧の書き込み期間(ピクセルフィードピリオド)を長くし、保持容量が小くてもそれを補うようにしてもよい。
【0181】
なお、このような無しきい値反強誘電性混合液晶を用いることによって低電圧駆動が実現されるので、アクティブマトリクス型液晶表示装置の低消費電力が実現される。
【0182】
なお、図21に示すような電気光学特性を有する液晶であれば、いかなるものも本発明のアクティブマトリクス型液晶表示装置の表示媒体として用いることができる。
【0183】
また、本発明のアクティブマトリクス半導体表示装置には、印加電圧に応答して光学的特性が変調され得るその他のいかなる表示媒体を用いてもよい。例えば、エレクトロルミネセンス素子などを用いても良い。
【0184】
また、アクティブマトリクス型液晶表示装置のアクティブマトリクス回路に用いられるアクティブ素子には、TFTの他MIM素子等が用いられても良い。
【0185】
なお、上記実施例においては、アクティブマトリクス回路と駆動回路とを同一基板上に一体形成したアクティブマトリクス型液晶表示装置について例を挙げて説明したが、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置は、アクティブマトリクス回路と駆動回路とを別々に形成してもよい。この場合、アクティブマトリクス回路を構成する画素TFTとして、アモルファスシリコンTFTを用いることができ、また駆動回路をICによって構成することができる。
【0186】
(実施例10)
本実施例では、上述の実施例1〜9のアクティブマトリクス型半導体表示装置を部品として組み込んだ電子機器の例について説明する。なお、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置は、以下に示す電子機器以外にも、あらゆる種類の電子機器には適用できる。
【0187】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、プロジェクションTV、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話、電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図19に示す。
【0188】
図19(A)は携帯電話であり、本体1901、音声出力部1902、音声入力部1903、アクティブマトリクス型半導体表示装置1904、操作スイッチ1905、アンテナ1906で構成される。
【0189】
図19(B)はビデオカメラであり、本体2001、アクティブマトリクス型半導体表示装置2002、音声入力部2003、操作スイッチ2004、バッテリー2005、受像部2006で構成される。
【0190】
図19(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体2101、カメラ部2102、受像部2103、操作スイッチ2104、アクティブマトリクス型表示装置2105で構成される。
【0191】
図19(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体2201、アクティブマトリクス型半導体表示装置2202、アーム部2203で構成される。
【0192】
図19(E)はリア型プロジェクターであり、本体2301、光源2302、アクティブマトリクス型半導体表示装置2303、偏光ビームスプリッタ2304、リフレクター2305、2306、スクリーン2307で構成される。
【0193】
図19(F)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体2401、アクティブマトリクス型半導体表示装置2402、2403、記憶媒体2404、操作スイッチ2405、アンテナ2406で構成される。
【0194】
以上の様に、本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。
【0195】
(実施例11)
本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置は、対向電極の形状が実施例2と異なっている。しかし、他の構成については実施例2と同様である。
【0196】
図22を参照する。図22には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図が示されている。なお、アクティブマトリクス回路の部分は模式的に示されている。図22において、801はソース信号線駆動回路、802はゲイト信号線駆動回路、804は画素TFT、805は画素電極である。
【0197】
本実施例においては、対向電極1および対向電極2は、それぞれソース信号線2本毎に対応して、お互いの隙間を埋め合うような形状をとっている。
【0198】
つまり、対向電極1は、ソース信号線(S1、S2、S5、S6、・・・、S4n-3、S4n-2)に接続された画素TFT(1、1)〜(m、1)、(1、2)〜(m、2)、(1、5)〜(m、5)、(1、6)〜(m、6)、・・・、(1、4n−3)〜(m、4n−3)、(1、4n−2)〜(m、4n−2)を有する画素それぞれに対応して配置されている。ただし、例えば、画素TFT(1、1)〜(m、1)および(1、2)〜(m、2)を有する画素に対応して配置されている対向電極は隙間がないのが、実施例2と異なっている。
【0199】
また、対向電極2は、ソース信号線(S3、S4、S7、S8、・・・、S4n-1、S4n)に接続された画素TFT(1、3)〜(m、3)、(1、4)〜(m、4)、(1、7)〜(m、7)、(1、8)〜(m、8)、・・・、(1、4n−1)〜(m、4n−1)、(1、4n)〜(m、4n)を有する画素それぞれに対応して配置されている。ただし、例えば、画素TFT(1、3)〜(m、3)および(1、4)〜(m、4)を有する画素に対応して配置されている対向電極は隙間がないのが、実施例2と異なっている。
【0200】
(実施例12)
本実施例においては、対向電極の構成が他の実施例と異なっている。ただし、その他の構成は実施例1と同様である。
【0201】
図23を参照する。図23には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図において、アクティブマトリクス回路の部分を模式的に示したものである。図23において、901はソース信号線駆動回路、902はゲイト信号線駆動回路、904は画素TFT、905は画素電極である。
【0202】
本実施例においては、対向電極1は、透光性の導電性材料からなる対向電極1−1と抵抗の低い金属材料からなる対向電極1−2とによって構成されている。なお、この対向電極1−2は、画素TFT904が存在する上方に形成され、遮光膜の役目をしている。対向電極1−2の材料としては、例えば、Ti等を用いることができる。
【0203】
対向電極2も対向電極1と同様の構成を採っており、透明性の導電性材料からなる対向電極2−1と抵抗の低い金属材料からなる対向電極2−2とによって構成されている。
【0204】
本実施例のような構成を採ることによって、対向電極1および対向電極2の抵抗を小さくすることができる。
【0205】
(実施例13)
本実施例においては、対向電極の構成が実施例12と異なっている。ただし、その他の構成は実施例12と同様である。
【0206】
図24を参照する。図24には、本実施例のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図において、アクティブマトリクス回路の部分を模式的に示したものである。図24において、1001はソース信号線駆動回路、1002はゲイト信号線駆動回路、1004は画素TFT、1005は画素電極である。
【0207】
本実施例の対向電極1および対向電極2は、実施例12の対向電極および対向電極2とは異なり、遮光膜として機能する対向電極1−2および対向電極2−2の形状が異なる。対向電極1は、画素の上方において、透明性の導伝材料からなる対向電極1−1を抵抗の低い金属材料からなる対向電極1−2が挟んでいるような構成をとっている。対向電極1−2の材料としては、例えば、Ti等を用いることができる。
【0208】
対向電極2も対向電極1と同様の構成を採っている。
【0209】
本実施例のような構成を採ることによって、対向電極1および対向電極2の抵抗を実施例12よりも更に小さくすることができる。
【0210】
(参考例14)
本参考例では、本願発明を用いてEL(エレクトロルミネッセンス)表示装置を作製した例について説明する。
【0211】
図25(A)は本願発明を用いたEL表示装置の上面図である。図25(A)において、4010は基板、4011は画素部、4012はソース側駆動回路、4013はゲート側駆動回路であり、それぞれの駆動回路は配線4014〜4016を経てFPC4017に至り、外部機器へと接続される。
【0212】
このとき、少なくとも画素部、好ましくは駆動回路及び画素部を囲むようにしてカバー材6000、シーリング材(ハウジング材ともいう)7000、密封材(第2のシーリング材)7001が設けられている。
【0213】
また、図25(B)は本参考例のEL表示装置の断面構造であり、基板4010、下地膜4021の上に駆動回路用TFT(但し、ここではnチャネル型TFTとpチャネル型TFTを組み合わせたCMOS回路を図示している。)4022及び画素部用TFT4023(但し、ここではEL素子への電流を制御するTFTだけ図示している。)が形成されている。これらのTFTは公知の構造(トップゲート構造またはボトムゲート構造)を用いれば良い。
本願発明を用いて駆動回路用TFT4022、画素部用TFT4023が完成したら、樹脂材料でなる層間絶縁膜(平坦化膜)4026の上に画素部用TFT4023のドレインと電気的に接続する透明導電膜でなる画素電極4027を形成する。透明導電膜としては、酸化インジウムと酸化スズとの化合物(ITOと呼ばれる)または酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができる。
【0214】
次に、EL層4029を形成する。EL層4029は公知のEL材料(正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層または電子注入層)を自由に組み合わせて積層構造または単層構造とすれば良い。どのような構造とするかは公知の技術を用いれば良い。また、EL材料には低分子系材料と高分子系(ポリマー系)材料がある。低分子系材料を用いる場合は蒸着法を用いるが、高分子系材料を用いる場合には、スピンコート法、印刷法またはインクジェット法等の簡易な方法を用いることが可能である。
【0215】
本参考例では、シャドーマスクを用いて蒸着法によりEL層を形成する。シャドーマスクを用いて画素毎に波長の異なる発光が可能な発光層(赤色発光層、緑色発光層及び青色発光層)を形成することで、カラー表示が可能となる。その他にも、色変換層(CCM)とカラーフィルターを組み合わせた方式、白色発光層とカラーフィルターを組み合わせた方式があるがいずれの方法を用いても良い。勿論、単色発光のEL表示装置とすることもできる。
【0216】
EL層4029を形成したら、その上に陰極4030を形成する。陰極4030とEL層4029の界面に存在する水分や酸素は極力排除しておくことが望ましい。従って、真空中でEL層4029と陰極4030を連続成膜するか、EL層4029を不活性雰囲気で形成し、大気解放しないで陰極4030を形成するといった工夫が必要である。本参考例ではマルチチャンバー方式(クラスターツール方式)の成膜装置を用いることで上述のような成膜を可能とする。
【0217】
なお、本参考例では陰極4030として、LiF(フッ化リチウム)膜とAl(アルミニウム)膜の積層構造を用いる。具体的にはEL層4029上に蒸着法で1nm厚のLiF(フッ化リチウム)膜を形成し、その上に300nm厚のアルミニウム膜を形成する。勿論、公知の陰極材料であるMgAg電極を用いても良い。そして陰極4030は4031で示される領域において配線4016に接続される。配線4016は陰極4030に所定の電圧を与えるための電源供給線であり、導電性ペースト材料4032を介してFPC4017に接続される。
【0218】
4031に示された領域において陰極4030と配線4016とを電気的に接続するために、層間絶縁膜4026及び絶縁膜4028にコンタクトホールを形成する必要がある。これらは層間絶縁膜4026のエッチング時(画素電極用コンタクトホールの形成時)や絶縁膜4028のエッチング時(EL層形成前の開口部の形成時)に形成しておけば良い。また、絶縁膜4028をエッチングする際に、層間絶縁膜4026まで一括でエッチングしても良い。この場合、層間絶縁膜4026と絶縁膜4028が同じ樹脂材料であれば、コンタクトホールの形状を良好なものとすることができる。
【0219】
このようにして形成されたEL素子の表面を覆って、パッシベーション膜6003、充填材6004、カバー材6000が形成される。
さらに、EL素子部を囲むようにして、カバー材6000と基板4010の内側にシーリング材が設けられ、さらにシーリング材7000の外側には密封材(第2のシーリング材)7001が形成される。
【0220】
このとき、この充填材6004は、カバー材6000を接着するための接着剤としても機能する。充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【0221】
また、充填材6004の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【0222】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【0223】
また、カバー材6000としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材6004としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【0224】
但し、EL素子からの発光方向(光の放射方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する必要がある。
【0225】
また、配線4016はシーリング材7000および密封材7001と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電気的に接続される。なお、ここでは配線4016について説明したが、他の配線4014、4015も同様にしてシーリング材7000および密封材7001の下を通ってFPC4017に電気的に接続される。
[参考例15]
本参考例では、本願発明を用いて参考例14とは異なる形態のEL表示装置を作製した例について、図26(A)、26(B)を用いて説明する。図25(A)、25(B)と同じ番号のものは同じ部分を指しているので説明は省略する。
【0226】
図26(A)は本参考例のEL表示装置の上面図であり、図26(A)をA−A’で切断した断面図を図26(B)に示す。
【0227】
参考例14に従って、EL素子の表面を覆ってパッシベーション膜6003までを形成する。
【0228】
さらに、EL素子を覆うようにして充填材6004を設ける。この充填材6004は、カバー材6000を接着するための接着剤としても機能する。充填材6004としては、PVC(ポリビニルクロライド)、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、PVB(ポリビニルブチラル)またはEVA(エチレンビニルアセテート)を用いることができる。この充填材6004の内部に乾燥剤を設けておくと、吸湿効果を保持できるので好ましい。
【0229】
また、充填材6004の中にスペーサーを含有させてもよい。このとき、スペーサーをBaOなどからなる粒状物質とし、スペーサー自体に吸湿性をもたせてもよい。
【0230】
スペーサーを設けた場合、パッシベーション膜6003はスペーサー圧を緩和することができる。また、パッシベーション膜とは別に、スペーサー圧を緩和する樹脂膜などを設けてもよい。
【0231】
また、カバー材6000としては、ガラス板、アルミニウム板、ステンレス板、FRP(Fiberglass−Reinforced Plastics)板、PVF(ポリビニルフルオライド)フィルム、マイラーフィルム、ポリエステルフィルムまたはアクリルフィルムを用いることができる。なお、充填材6004としてPVBやEVAを用いる場合、数十μmのアルミニウムホイルをPVFフィルムやマイラーフィルムで挟んだ構造のシートを用いることが好ましい。
【0232】
但し、EL素子からの発光方向(光の放射方向)によっては、カバー材6000が透光性を有する必要がある。
【0233】
次に、充填材6004を用いてカバー材6000を接着した後、充填材6004の側面(露呈面)を覆うようにフレーム材6001を取り付ける。フレーム材6001はシーリング材(接着剤として機能する)6002によって接着される。このとき、シーリング材6002としては、光硬化性樹脂を用いるのが好ましいが、EL層の耐熱性が許せば熱硬化性樹脂を用いても良い。なお、シーリング材6002はできるだけ水分や酸素を透過しない材料であることが望ましい。また、シーリング材6002の内部に乾燥剤を添加してあっても良い。
【0234】
また、配線4016はシーリング材6002と基板4010との隙間を通ってFPC4017に電気的に接続される。なお、ここでは配線4016について説明したが、他の配線4014、4015も同様にしてシーリング材6002の下を通ってFPC4017に電気的に接続される。
[参考例16]
参考例14および15のような構成からなるEL表示パネルにおいて、本願発明を用いることができる。ここで画素部のさらに詳細な断面構造を図27に、上面構造を図28(A)に、回路図を図28(B)に示す。図27、図28(A)及び図28(B)では共通の符号を用いるので互いに参照すれば良い。
【0235】
図27において、基板3501上に設けられたスイッチング用TFT3502は本願発明のNTFTを用いて形成される。本参考例ではダブルゲート構造としている。但し、ダブルゲート構造とすることで実質的に二つのTFTが直列された構造となり、オフ電流値を低減することができるという利点がある。なお、本参考例ではダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造でも構わないし、トリプルゲート構造やそれ以上のゲート本数を持つマルチゲート構造でも構わない。また、PTFTを用いて形成しても構わない。
【0236】
また、電流制御用TFT3503は本願発明のNTFTを用いて形成される。このとき、スイッチング用TFT3502のドレイン配線35は配線36によって電流制御用TFTのゲート電極37に電気的に接続されている。また、38で示される配線は、スイッチング用TFT3502のゲート電極39a、39bを電気的に接続するゲート配線である。
【0237】
このとき、電流制御用TFT3503が本願発明の構造であることは非常に重要な意味を持つ。電流制御用TFTはEL素子を流れる電流量を制御するための素子であるため、多くの電流が流れ、熱による劣化やホットキャリアによる劣化の危険性が高い素子でもある。そのため、電流制御用TFTのドレイン側に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるようにLDD領域を設ける本願発明の構造は極めて有効である。
【0238】
また、本参考例では電流制御用TFT3503をシングルゲート構造で図示しているが、複数のTFTを直列につなげたマルチゲート構造としても良い。さらに、複数のTFTを並列につなげて実質的にチャネル形成領域を複数に分割し、熱の放射を高い効率で行えるようにした構造としても良い。このような構造は熱による劣化対策として有効である。
【0239】
また、図28(A)に示すように、電流制御用TFT3503のゲート電極37となる配線は3504で示される領域で、電流制御用TFT3503のドレイン配線40と絶縁膜を介して重なる。このとき、3504で示される領域ではコンデンサが形成される。このコンデンサ3504は電流制御用TFT3503のゲートにかかる電圧を保持するためのコンデンサとして機能する。なお、ドレイン配線40は電流供給線(電源線)3506に接続され、常に一定の電圧が加えられている。
【0240】
スイッチング用TFT3502及び電流制御用TFT3503の上には第1パッシベーション膜41が設けられ、その上に樹脂絶縁膜でなる平坦化膜42が形成される。平坦化膜42を用いてTFTによる段差を平坦化することは非常に重要である。後に形成されるEL層は非常に薄いため、段差が存在することによって発光不良を起こす場合がある。従って、EL層をできるだけ平坦面に形成しうるように画素電極を形成する前に平坦化しておくことが望ましい。
【0241】
また、43は反射性の高い導電膜でなる画素電極(EL素子の陰極)であり、電流制御用TFT3503のドレインに電気的に接続される。画素電極43としてはアルミニウム合金膜、銅合金膜または銀合金膜など低抵抗な導電膜またはそれらの積層膜を用いることが好ましい。勿論、他の導電膜との積層構造としても良い。
【0242】
また、絶縁膜(好ましくは樹脂)で形成されたバンク44a、44bにより形成された溝(画素に相当する)の中に発光層45が形成される。なお、ここでは一画素しか図示していないが、R(赤)、G(緑)、B(青)の各色に対応した発光層を作り分けても良い。発光層とする有機EL材料としてはπ共役ポリマー系材料を用いる。代表的なポリマー系材料としては、ポリパラフェニレンビニレン(PPV)系、ポリビニルカルバゾール(PVK)系、ポリフルオレン系などが挙げられる。
【0243】
なお、PPV系有機EL材料としては様々な型のものがあるが、例えば「H. Shenk,H.Becker,O.Gelsen,E.Kluge,W.Kreuder,and H.Spreitzer,“Polymers for Light Emitting Diodes”,Euro Display,Proceedings,1999,p.33-37」や特開平10−92576号公報に記載されたような材料を用いれば良い。
【0244】
具体的な発光層としては、赤色に発光する発光層にはシアノポリフェニレンビニレン、緑色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン、青色に発光する発光層にはポリフェニレンビニレン若しくはポリアルキルフェニレンを用いれば良い。膜厚は30〜150nm(好ましくは40〜100nm)とすれば良い。
【0245】
但し、以上の例は発光層として用いることのできる有機EL材料の一例であって、これに限定する必要はまったくない。発光層、電荷輸送層または電荷注入層を自由に組み合わせてEL層(発光及びそのためのキャリアの移動を行わせるための層)を形成すれば良い。
【0246】
例えば、本参考例ではポリマー系材料を発光層として用いる例を示したが、低分子系有機EL材料を用いても良い。また、電荷輸送層や電荷注入層として炭化珪素等の無機材料を用いることも可能である。これらの有機EL材料や無機材料は公知の材料を用いることができる。
【0247】
本参考例では発光層45の上にPEDOT(ポリチオフェン)またはPAni(ポリアニリン)でなる正孔注入層46を設けた積層構造のEL層としている。そして、正孔注入層46の上には透明導電膜でなる陽極47が設けられる。本参考例の場合、発光層45で生成された光は上面側に向かって(TFTの上方に向かって)放射されるため、陽極は透光性でなければならない。透明導電膜としては酸化インジウムと酸化スズとの化合物や酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物を用いることができるが、耐熱性の低い発光層や正孔注入層を形成した後で形成するため、可能な限り低温で成膜できるものが好ましい。
【0248】
陽極47まで形成された時点でEL素子3505が完成する。なお、ここでいうEL素子3505は、画素電極(陰極)43、発光層45、正孔注入層46及び陽極47で形成されたコンデンサを指す。図28(A)に示すように画素電極43は画素の面積にほぼ一致するため、画素全体がEL素子として機能する。従って、発光の利用効率が非常に高く、明るい画像表示が可能となる。
【0249】
ところで、本参考例では、陽極47の上にさらに第2パッシベーション膜48を設けている。第2パッシベーション膜48としては窒化珪素膜または窒化酸化珪素膜が好ましい。この目的は、外部とEL素子とを遮断することであり、有機EL材料の酸化による劣化を防ぐ意味と、有機EL材料からの脱ガスを抑える意味との両方を併せ持つ。これによりEL表示装置の信頼性が高められる。
【0250】
以上のように本願発明のEL表示パネルは図27のような構造の画素からなる画素部を有し、オフ電流値の十分に低いスイッチング用TFTと、ホットキャリア注入に強い電流制御用TFTとを有する。従って、高い信頼性を有し、且つ、良好な画像表示が可能なEL表示パネルが得られる。
【0251】
なお、本参考例の構成は、実施例1〜13構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例10の電子機器の表示部として本参考例のEL表示パネルを用いることは有効である。
【0252】
(参考例17)
本参考例では、参考例16に示した画素部において、EL素子3505の構造を反転させた構造について説明する。説明には図29を用いる。なお、図27の構造と異なる点はEL素子の部分と電流制御用TFTだけであるので、その他の説明は省略することとする。
【0253】
図29において、電流制御用TFT3503はPTFTを用いて形成される。
【0254】
本参考例では、画素電極(陽極)50として透明導電膜を用いる。具体的には酸化インジウムと酸化亜鉛との化合物でなる導電膜を用いる。勿論、酸化インジウムと酸化スズとの化合物でなる導電膜を用いても良い。
【0255】
そして、絶縁膜でなるバンク51a、51bが形成された後、溶液塗布によりポリビニルカルバゾールでなる発光層52が形成される。その上にはカリウムアセチルアセトネート(acacKと表記される)でなる電子注入層53、アルミニウム合金でなる陰極54が形成される。この場合、陰極54がパッシベーション膜としても機能する。こうしてEL素子3701が形成される。
【0256】
本参考例の場合、発光層52で発生した光は、矢印で示されるようにTFTが形成された基板の方に向かって放射される。
【0257】
なお、本参考例の構成は、実施例1〜13の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例10の電子機器の表示部として本参考例のEL表示パネルを用いることは有効である。
【0258】
(参考例18)
本参考例では、図28(B)に示した回路図とは異なる構造の画素とした場合の例について図30(A)〜(C)に示す。なお、本参考例において、3801はスイッチング用TFT3802のソース配線、3803はスイッチング用TFT3802のゲート配線、3804は電流制御用TFT、3805はコンデンサ、3806、3808は電流供給線、3807はEL素子とする。
【0259】
図30(A)は、二つの画素間で電流供給線3806を共通とした場合の例である。即ち、二つの画素が電流供給線3806を中心に線対称となるように形成されている点に特徴がある。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0260】
また、図30(B)は、電流供給線3808をゲート配線3803と平行に設けた場合の例である。なお、図30(B)では電流供給線3808とゲート配線3803とが重ならないように設けた構造となっているが、両者が異なる層に形成される配線であれば、絶縁膜を介して重なるように設けることもできる。この場合、電源供給線3808とゲート配線3803とで専有面積を共有させることができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0261】
また、図30(C)は、図30(B)の構造と同様に電流供給線3808をゲート配線3803と平行に設け、さらに、二つの画素を電流供給線3808を中心に線対称となるように形成する点に特徴がある。また、電流供給線3808をゲート配線3803のいずれか一方と重なるように設けることも有効である。この場合、電源供給線の本数を減らすことができるため、画素部をさらに高精細化することができる。
【0262】
なお、本参考例の構成は、実施例1〜13、参考例14または参考例15の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例10の電子機器の表示部として本参考例の画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効である。
(参考例19)
参考例16に示した図28(A)、28(B)では電流制御用TFT3503のゲートにかかる電圧を保持するためにコンデンサ3504を設ける構造としているが、コンデンサ3504を省略することも可能である。参考例16の場合、電流制御用TFT3503として本願発明のNTFTを用いているため、ゲート絶縁膜を介してゲート電極に重なるように設けられたLDD領域を有している。この重なり合った領域には一般的にゲート容量と呼ばれる寄生容量が形成されるが、本参考例ではこの寄生容量をコンデンサ3504の代わりとして積極的に用いる点に特徴がある。
【0263】
この寄生容量のキャパシタンスは、上記ゲート電極とLDD領域とが重なり合った面積によって変化するため、その重なり合った領域に含まれるLDD領域の長さによって決まる。
【0264】
また、参考例18に示した図30(A),(B),(C)の構造においても同様に、コンデンサ3805を省略することは可能である。
【0265】
なお、本参考例の構成は、実施例1〜13、参考例14〜18の構成と自由に組み合わせて実施することが可能である。また、実施例10の電子機器の表示部として本参考例の画素構造を有するEL表示パネルを用いることは有効である。
【0266】
【発明の効果】
本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置は、対向電極を2つに分割し、その2つの対向電極にそれぞれ異なる電位を与え、互いに反転駆動を行なう。こうすることによって、画像信号の電位を低くすることができるので、駆動回路を動作するのに必要な電圧を低下させることができる。
【0267】
その結果として、駆動回路やアクティブマトリクス回路を構成するTFT等の素子の信頼性向上および消費電力の低下を実現することができる。
【0268】
また、駆動回路によって供給されるタイミングパルスの電圧を低下させることができるので、昇圧回路を省略することができ、駆動回路の小面積化を実現することができる。
【0269】
本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置では、ゲイトライン(行)反転駆動、ソースライン(列)反転駆動、ドット(点)反転駆動などのアドレッシングモードを効果的に採用することができ、表示画面の劣化を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の概略構成図である。
【図2】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の概略構成図である。
【図3】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態のアクティブマトリクス回路の拡大図である。
【図4】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の動作タイミングチャートである。
【図5】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の動作タイミングチャートである。
【図6】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の画素の電位分布特性のシミュレーション結果である。
【図7】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の概略構成図である。
【図8】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の概略構成図である。
【図9】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の動作タイミングチャートである。
【図10】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の一実施形態の動作タイミングチャートである。
【図11】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図12】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図13】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図14】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図15】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図16】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図17】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図18】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の作製工程例である。
【図19】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置を搭載した電子機器の例である。
【図20】 従来のアクティブマトリクス型液晶表示装置の概略構成図である。
【図21】 無しきい値反強誘電性混合液晶の印加電圧−透過率特性を示すグラフである。
【図22】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の概略構成図である。
【図23】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の概略構成図である。
【図24】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の概略構成図である。
【図25】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の上面図および断面図である。
【図26】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の上面図および断面図である。
【図27】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の断面図である。
【図28】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の画素部の構成図および回路図である。
【図29】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の断面図である。
【図30】 本発明のアクティブマトリクス型半導体表示装置の実施形態の回路図である。
【符号の説明】
101 ソース信号線駆動回路
102 ゲイト信号線駆動回路
103 アクティブマトリクス回路
104 画素TFT
105 画素電極
106 液晶
107 保持容量
Claims (2)
- 複数のソース信号線に画像信号を供給するソース信号線駆動回路と、
複数のゲイト信号線に選択信号を供給するゲイト信号線駆動回路と、
画素TFTおよび前記画素TFTのドレイン電極に接続された画素電極を有する画素がマトリクス状に配置され、前記画素TFTのソース電極には前記ソース信号線が接続され、前記画素TFTのゲイト電極には前記ゲイト信号線が接続されているアクティブマトリクス回路と、
対向電極1及び対向電極2からなる2つの対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた表示媒体と、
を有するアクティブマトリクス型半導体表示装置であって、
前記表示媒体は液晶であり、
前記2つの対向電極は、前記複数のソース信号線のうち一本毎のソース信号線に対応した画素に対応して、それぞれ配置されており、
前記2つの対向電極には、対応するソース信号線に供給される画像信号の電位と反対の電位がそれぞれ与えられ、
前記対向電極1及び前記対向電極2には互いに逆の電位が供給され、
前記対向電極1は透光性の導電性材料からなる対向電極1−1と、該対向電極1−1よりも抵抗の低い金属材料からなる対向電極1−2とによって構成され、
前記対向電極2は透光性の導電性材料からなる対向電極2−1と、該対向電極2−1よりも抵抗の低い金属材料からなる対向電極2−2とによって構成され、
前記対向電極1−2及び前記対向電極2−2はそれぞれ、対応する画素の前記画素TFTの上方に形成され、遮光膜となることを特徴とするアクティブマトリクス型半導体表示装置。 - 複数のソース信号線に画像信号を供給するソース信号線駆動回路と、
複数のゲイト信号線に選択信号を供給するゲイト信号線駆動回路と、
画素TFTおよび前記画素TFTのドレイン電極に接続された画素電極を有する画素がマトリクス状に配置され、前記画素TFTのソース電極には前記ソース信号線が接続され、前記画素TFTのゲイト電極には前記ゲイト信号線が接続されているアクティブマトリクス回路と、
対向電極1及び対向電極2からなる2つの対向電極と、
前記画素電極と前記対向電極とに挟まれた表示媒体と、
を有するアクティブマトリクス型半導体表示装置であって、
前記表示媒体は液晶であり、
前記2つの対向電極は、前記複数のソース信号線のうち二本毎のソース信号線に対応した画素に対応して、それぞれ配置されており、
前記2つの対向電極には、対応するソース信号線に供給される画像信号の電位と反対の電位がそれぞれ与えられ、
前記対向電極1及び前記対向電極2には互いに逆の電位が供給され、
前記対向電極1は透光性の導電性材料からなる対向電極1−1と、該対向電極1−1よりも抵抗の低い金属材料からなる対向電極1−2とによって構成され、
前記対向電極2は透光性の導電性材料からなる対向電極2−1と、該対向電極2−1よりも抵抗の低い金属材料からなる対向電極2−2とによって構成され、
前記対向電極1−2及び前記対向電極2−2はそれぞれ、対応する画素の前記画素TFTの上方に形成され、遮光膜となることを特徴とするアクティブマトリクス型半導体表示装置。
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