JPH01156724A

JPH01156724A - 薄膜トランジスタアレイ

Info

Publication number: JPH01156724A
Application number: JP62315878A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Oshio; 大塩　広介; Hisashi Kawabata; 川端　寿司
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1989-06-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、薄膜トランジスタアレイに関し、特に液晶表
示装置の表示駆動部として適した薄膜トランジスタアレ
イに係わる。

（従来の技術）最近、平面デイスプレィとしてアクティブマトリックス
型液晶表示装置が広く市販され、その軽量性、低消費電
力から注目されている。中でも、薄膜トランジスタをス
イッチ素子として用いたカラー液晶表示装置は、高コン
トラストで画質が良好であるため、小形カラーテレビに
広く使用されている。

上述したカラー液晶表示装置としては、従来、第７図に
示す構造のものが知られている。即ち、図中の１は下部
ガラス基板である。この基板１の表面上には、薄膜トラ
ンジスタアレイを構成する複数の薄膜トランジスタ２及
び画素電極３が形成されている。また、前記基板１の表
面上には前記薄膜トランジスタ２及び画素電極を囲むよ
うに枠状のスペーサ４が設けられている。このスペーサ
４で囲まれた前記基板１上には、下部配向膜５が前記薄
膜トランジスタ２等を覆うように形成されている。前記
スペーサ４上には、上部ガラス基板６が固定されている
。この下部ガラス基板６の前記スペーサ４で囲繞された
下面には、ブラックマトリックス７で分離された複数の
カラーフィルタ８が設けられている。このブラックマト
リックス７を含むカラーフィルタ８の下面には、共通電
極９が設けられている。なお、この共通電極９の周縁部
は前記スペーサ４の上面まで延在されている。

前記共通電極９の下面には、上部配向膜が前記下部配向
膜５に対して所定距離隔てて被覆されている。こうした
上下部の配向膜１０．５及びスペーサ４で囲繞された空
間には、液晶１１が収容されている。前記下部ガラス基
板ｌの裏面及び上部ガラス基板６の上面には、夫々偏光
板１２ａ　、　１２ｂが設けられている。更に、前記下
部ガラス基板１の下方には光源１３が配設されている。

前記複数の薄膜トランシタ２は、第７図のＡ拡大図であ
る第８図及び第９図に示す構造になっている。即ち、図
中の１４は下部ガラス基板１上に複数形成されたゲート
電極である。これらのゲート電極１４は、第９図に示す
ように列選択線１５に接続されている。前記各ゲート電
極１４を含む前記ガラス基板１上には、ゲート絶縁膜１
６が被覆されている。このゲート絶縁膜１６の前記各ゲ
ート電極１４に対向する部分には、例えばアモルファス
シリコンからなる半導体層１７が設けられている。これ
らの半導体層１７と隣接する前記絶縁膜１５上には、前
述した画素電極３が設けられている。これら画素電極３
間の絶縁膜１７上には、前記列選択線１５を横切る行選
択線１８が設けられている。前記半導体層１６上には、
不純物ドープアモルファスシリコンからなるソース、ド
レイン領域１９．２０が互いに電気的に分離して設けら
れている。そして、前記ソース領域１９にはソース電極
２１の一端が接続され、かつ該ソース電極２１の他端は
前記画素電極３上に延在して接続されている。前記ドレ
イン領域１９には、ドレイン電極２２の一端が接続され
、かつ該ドレイン電極２２の他端は前記行選択線１８上
に延在して接続されている。また、ソース、ドレイン電
極２１．２２及び画素電極３を含む全面にはパッシベー
ション膜２３が被覆され、かつ該画素電極３の大部分に
対応するパッシベーション膜２３には開口部２４が穿設
されている。

上述した構成のカラー液晶表示装置において、特定の列
選択線１５及び行選択線１８を通してそれらが交差する
薄膜トランジスタ２のゲート電極１４及びドレイン電極
２２に所定の電圧を印加すると、半導体層１６上のドレ
イン領域２０から該半導体層１６を通してソース領域１
９に電流が流れ、更にソース電極２１を通してこれと接
続する画素電極３に電流が流れることによって、該画素
電極３と共通電極９の間に位置する液晶１１で構成され
たコンデンサに電荷がチャージされる。この電荷のチャ
ージにより画素電極３と共通電極９の間に電界が加わり
、上下部の配向膜５．１０で配向された液晶１１は下部
ガラス基板１の下方の光源１３から照射された先に対し
て光スィッチの働きがなされて画像を表示する。

しかしながら、上述した従来の薄膜トランジスタにあっ
ては製造プロセス中に存在する微小塵埃等によりゲート
絶縁膜１７にピンホールが発生した場合、電気的に動作
するゲート電極１４と半導体層１Ｂ、又はゲート電極１
４が一体的に接続された列選択線１５と行選択線１８と
の交差箇所でショートを招く問題があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、層間ショートの発生を防止した薄膜トランジス
タアレイを提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタを形成
した薄膜トランジスタアレイにおいて、前記絶縁基板表
面に設けられ、内面を光反射膜で形成した導光路と、こ
の導光路内に光を入射させるための光源と、前記導光路
上に配置された光電圧変換素子からなるゲートと、この
ゲート底部の導光路に設けられ、前記光源から導光路内
に入射された光を該ゲートに照射するための透光部と、
前記ゲート上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲート
に対応する前記ゲート絶縁膜上に設けられたソース、ド
レイン領域を有する半導体層と、これらソース、ドレイ
ン領域に接続されたソース、ドレイン電極とにより前記
薄膜トランジスタを構成したことを特徴とする薄膜トラ
ンジスタアレイである。

（作用）本発明によれば、光源（例えばレーザ発振器）からのレ
ーザ光を絶縁基板表面に形成された一方の信号線として
作用する導光路を通して光電圧変換素子（ゲート）に導
入することによって、薄膜トランジスタの動作制御を行
なうことができる。

その結果、ゲート絶縁膜にピンホールが発生しても半導
体層や電気的に動作する他方の信号線とのショートを解
消できる。また、前記信号線とじて機能する導光路上に
薄膜トランジスタを形成できる。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図〜第５図を参照して詳細
に説明する。

図中の３１は下部ガラス基板である。この基板１の表面
上には、薄膜トランジスタアレイを構成する複数の薄膜
トランジスタ３２及び画素電極３３が形成されている。

また、前記基板３１の表面上には前記薄膜トランジスタ
３２及び画素電極３３を囲むように枠状のスペーサ３４
が設けられている。このスペーサ３４で囲まれた前記基
板３１上には、下部配向膜３５が前記薄膜トランジスタ
３２等を覆うように形成されている。前記スペーサ３４
上には、上部ガラス基板３Ｂが固定されている。この下
部ガラス基板３６の前記スペーサ３４で囲繞された下面
には、ブラックマトリックス３７で分離された複数のカ
ラーフィルタ３８が設けられている。このブラックマト
リックス３７を含むカラーフィルタ３８の下面には、共
通電極３９が設けられている。なお、この共通電極３９
の周縁部は前記スペーサ３４の上面まで延在されている
。前記共通電極３９の下面には、上部配向膜４０が前記
下部配向膜３５に対して所定圧離隔てて被覆されている
。こうした上下部の配向膜４０．３５及びスペーサ３４
で囲繞された空間には、液晶４１が収容されている。前
記下部ガラス基板３１の裏面及び上部ガラス基板３６の
上面には、夫々偏光板４２ａ１４２ｂが設けられている
。更に、前記下部ガラス基板３１の下方には光源４３が
配設されている。

前記複数の薄膜トランシタ３２は、第１図のＢ拡大図で
ある第２図、第１図のＸ−Ｘ線に沿う断面図である第３
図、要部斜視図である第４図及び及び平面図である第５
図に示す構造になっている。

即ち、図中の４４は下部ガラス基板１の下面に接着剤層
４５を介して固定された回路基板であり、この回路基板
４４の厚さ方向には複数の導光管４６が挿着されている
。これら導光管４６下部付近の前記回路基板４４には、
光源としてのレーザ発振器４７が夫々挿着されている。

また、前記各導光管４Ｂの上部には拡散レンズ４８が夫
々設けられている。前記下部ガラス基板３■の厚さ方向
及び表面に亙る領域には、一方の信号線（例えば列選択
線）として機能する複数のカギ型の導光路４９がエツチ
ング加工等の手段により設けられており、かっ各導光路
４９の内面には光反射膜５０が形成されている。これら
導光路４９の水平方向に延びる一端側は、封じられてお
り、かつ厚さ方向に延びる部分の下部他端側は、前記各
導光管４８に合致するように位置している。つまり、回
路基板４４のレーザ発振器４７からレーザ光を発振する
ことによって、該レーザ光は導光管４６及び拡散レンズ
４８を通ってガラス基板３１の導光路４９内に入射され
る。前記各導光路４９に対応する前記下部ガラス基板３
１上には、光電圧変換素子からなる複数のゲート５１が
所定の間隔をあけて設けられている。これらゲート５１
下部の光反射膜５ｏには、第２図〜第４図に示すように
前記レーザ発振器４７から導光路４９内に入射されたレ
ーザ光を該ゲート５１に照射するための透光穴５２が夫
々穿設されている。− 前記各ゲート５１を含む下部ガラス基板３１上には、第
３図に示すようにゲート絶縁膜５３が被覆されている。

このゲート絶縁膜５３の前記各ゲート５１に対向する部
分には、例えばアモルファスシリコンからなる半導体層
５４が夫々設けられている。前記ゲート５１と隣接する
前記絶縁膜５３上には、前述した画素電極３３が夫々設
けられている。前記ゲート絶縁膜５３上には、前記導光
路４９と垂直方向に沿う各画素電極３３間を横切り、該
導光路４９に平行して屈曲する行選択線５５が設けられ
ている。前記半導体層５４上には、不純物ドープアモル
ファスシリコンからなるソース、ドレイン領域５６．５
７が互いに電気的に分離して設けられている。そして、
前記ソース領域５Ｂにはソース電極５８の一端が接続さ
れ、かつ該ソース電極５８の他端は前記画素電極３３上
に延在して接続されている。前記ドレイン領域５７には
、ドレイン電極５９の一端が接続され、かつ該ドレイン
電極５９の他端は前記行選択線５５上に延在して接続さ
れている。また、前記ソース、ドレイン電極５Ｂ、５７
及び画素電極３３を含む全面にはパッシベーション膜６
０が被覆され、かつ該画素電極３３の大部分に対応する
パッシベーション膜６０には開口部６１が設けられてい
る。

このような構成によれば、レーザ発振器４７をオンして
レーザ光６２を発振すると該レーザ光６２は第２図に示
すように導光管４６から拡散レンズ４８を透過、拡散し
た下部ガラス基板３１に形成された導光路４９内に入射
される。導光路４９内に拡散入射されたレーザ光６２は
、その内面の光反射膜５０で反射されながら進行し、透
光穴５２を通してその上の光電圧変換素子からなるゲー
ト５１に照射される。かかるゲート５１にレーザ光が照
射されると、ここで光が電圧に変換されてゲート電極と
同様な作用がなされるため、薄膜トランジスタ３２のド
レイン電極５９に所定の電圧を印加させることにより該
トランジスタ３２がオン状態となる。つまり、レーザ発
振器４７のオン、オフにより該レーザ発振器４７からの
レーザ光が通る導光路４９と透光穴５２上に位置する各
薄膜トランジスタ３２をオン、オフできる。こうした動
作より、特定のレーザ発振器４７をオンしてレーザ光を
発振して列選択線として機能する導光路４９にレーザ光
を入射させると共に、特定の行選択線５５に電圧を供給
してそれらが交差する薄膜トランジスタ３２のゲート５
１で光電圧変換を行ない、かつドレイン電極５９に所定
の電圧を印加すると、半導体層５４上のドレイン領域５
７から該半導体層５４を通してソース領域５Ｂに電流が
流れ、更にソース電極５８を通してこれと接続する画素
電極３３に電流が流れることによって、該画素電極３３
と共通電極３９の間に位置する液晶４１で構成されたコ
ンデンサに電荷がチャージされる。この電荷のチャージ
により画素電極３３と共通電極３９の間に電界が加わり
、上下部の配向膜３５．４０で配向された液晶４１は下
部ガラス基板３１の下方の光源４３から照射された光に
対して光スィッチの働きがなされて画像を表示する。

従って、本発明によればレーザ発振器４７からのレーザ
光を電気的動作のなされない光反射膜５０が内面に形成
された導光路４９（一方の信号線として機能）に入射し
、該光反射膜５０に穿設された透光穴５２を通して光電
圧変換素子からなるゲート５１に照射することによって
、薄膜トランジスタ３２の動作を制御できる。その結果
、該ゲート５１を被覆するゲート絶縁膜５３にピンホー
ルが発生しても該ゲート５１とこの上をゲート絶縁膜５
３を介して横切る半導体層５４や前記導光路４９とこの
上をゲート絶縁膜５３を介して横切る電気的に動作する
行選択線（他方の信号線）５５とのショートを解消でき
る。

また、前記信号線として機能する導光路４９上に薄膜ト
ランジスタ３２を形成できるため、該トランジスタ３２
を組込んだカラー液晶表示装置の画素電極３３の開口率
を向上できる。即ち、前述した従来の液晶表示装置に組
込まれる薄膜トランジスタは第８図及び第９図に示すよ
うに列選択線１５から画素電極３側にゲート電極１４を
延出させた構造をなし、薄膜トランシタ２により画素電
極２の一部が専有され、画素電極３の開口率が低下する
問題があった。これに対し、本発明の薄膜トランジスタ
は導光路４９上にゲート５１を設けることができるため
、第５図に示すようにゲート５１が画素電極３３側に延
出せず、トランジスタによって画素電極３３の一部を専
有するのを回避できる。その結果、画素電極３３を従来
の表示装置に比べて広くできるため、その開口率を向上
でき、ひいては液晶４１の光スイツチ作用を高精度で行
なうことができる。

なお、上記実施例ではガラス基板をエツチングして導光
路を形成したが、これに限定されない。

例えば、第６図に示すようにガラス基板３１上に絶縁膜
６３を形成し、この絶縁膜６３の中に内面に光反射膜５
０が形成された複数の導光路４９（又は１つの導光路）
を設けた構造にしてもよい。

上記実施例では、光源としてレーザ発振器を用いたが、
これに限定されない。例えば、ＬＥＤや照明ランプ等の
光源を用いてもよい。

［発明の効果コ以上詳述した如く、本発明によれば層間ショートの発生
を防止した高信頼性の薄膜トランジスタアレイを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すカラー液晶表示装置
の断面図、第２図は第１図のＢ部分を拡大した断面図、
第３図は第１図のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第４図は第１
図の要部斜視図、第５図は第１図の薄膜トランジスタ及
び画素電極を示す平面図、第６図は本発明の他の実施例
を示す断面図、第７図は従来のカラー液晶表示装置を示
す断面図、第８図は第７図の薄膜トランジスタ及び画素
電極を拡大した断面図、第９図ψ同第８図の平面図であ
る。３１・・・下部ガラス基板、３２・・・薄膜トランジス
タ、３３・・・画素電極、３６・・・上部ガラス基板、
３９・・・共通電極、４１・・・液晶、４４・・・回路
基板、４６・・・導光管、４７・・・レーザ発振器、４
９・・・導光路、５０・・・光反射膜、５１・・・光電
圧変換素子からなるゲート、５２・・・透光穴、５３・
・・ゲート絶縁膜、５４・・・半導体層、５５・・・行
選択線、５６・・・ソース領域、５７・・・ドレイン領
域、５８・・・ソース電極、５９・・・ドレイン電極、
６２・・・レーザ光。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第４図第５図第６図第７図

Claims

【特許請求の範囲】

　絶縁基板上に複数の薄膜トランジスタを形成した薄膜
トランジスタアレイにおいて、前記絶縁基板表面に設け
られ、内面を光反射膜で形成した導光路と、この導光路
内に光を入射させるための光源と、前記導光路上に配置
された光電圧変換素子からなるゲートと、このゲート底
部の導光路に設けられ、前記光源から導光路内に入射さ
れた光を該ゲートに照射するための透光部と、前記ゲー
ト上に設けられたゲート絶縁膜と、前記ゲートに対応す
る前記ゲート絶縁膜上に設けられたソース、ドレイン領
域を有する半導体層と、これらソース、ドレイン領域に
接続されたソース、ドレイン電極とにより前記薄膜トラ
ンジスタを構成したことを特徴とする薄膜トランジスタ
アレイ。