JPH02118593A - 半導体表示装置 - Google Patents

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】 この発明は、絶縁ゲイト型電界効果半導体装置（以下Ｉ
ＧＦという）を用いて、マトリックス配列がなされた絵
素群のそれぞれを制御して表示するアクティブマトリッ
クス方式の平面型デイスプレー装置、特にカラーデイス
プレー装置に関する。

この発明は、光の透過量の制御機能を有する液晶（ＬＣ
Ｄという）またエレクトロ・クロミック（ＥＣＤという
）に関し、自ら発光するエレクトロルミネッセンス（Ｅ
Ｌという）に関し、それぞれの絵素とこの絵素に電圧ま
たは電流を印加してその電気信号の有無を制御する半導
体装置特にＩＧＦを用いることにより、各絵素をアクテ
ィブエレメントとして制御することを目的としている。

従来、かかる半導体表示装置においては、第１図にその
マトリックス回路を示すが、マトリックス配列された絵
素群（１０）は１つのＩＧＦ（２）と表示素子（３）（
ここではＬＣＤとする）を直列に連結し、このＩＧＦの
ゲイト電極をＸ方向に、またソース、ドレインをＹ方向
に配列していた。

しかしＬＣＤにおけるＩＧＦに連結されていない側は単
にすべてが共通して接地レベルに保持され、その電圧レ
ベルはすべてのエレメントに対し共通しているのみであ
る。

このためこのＬＣＤの対抗電極（３）はＩＣＦが設けら
れた基板とは向かい合った基板の内側にＣＴＦ（透光性
導電膜）が全面に設けられているのみであった・ このような構造の表示装置の問題点の一つとして製造プ
ロセスにおいて生じるＩＣＦの欠陥がある。欠陥の種類
には、成膜中のダストによる欠陥、フォトプロセス中に
混入するゴミによる欠陥など、さまざまな発生要因が挙
げられる。

しかしながら大面積、高解象度を実現してい（うえで、
この欠陥がたとえ点欠陥であろうとも表示に現れてはな
らない。

本発明はこのような製造プロセスで生じるＩＣＦの欠陥
が表示に影響を与えない表示装置を第１の目的とするも
のである。

また他方かかる構造の平面型デイスプレー装置により、
ＲＧＢ　　（赤、緑、青の三原色）をそれぞれ対をなし
て構成させるためには、白黒表示デイスプレー装置の３
倍のアクティブエレメントの数を必要としてしまった。

さらにこの３倍の集積度は　絵素の数が５２５×６４０
（計３３０に素子）の二倍となり、その集積度の高密度
化の程度はまったく実用化を不可能とするものであった
。

本発明はかかる欠点を排除することを第２の目的とする
ものである。

第１の目的を達成するため本発明は絶縁表面を有する基
板上にマトリックス配列をした絵素群における各絵素に
対応した一方の第１の電極と、該電極への電気信号の有
無を制御する絶縁ゲイト型電界効果半導体装置を前記第
１の電極に対して二つ設け、前記絵素の第１の電極に対
を構成して配列された他方の第２の電極とを有し、前記
第１および第２の電極間には光の透過量の制御体または
発光体が設けられたことを特徴とする半導体表示装置と
して一方のＩＣＦにショートまたはオープン不良が発生
しても、そのＩＧＦをレーザトリミング法により除去し
、他方のみで表示素子を駆動せしめるよう冗長性を持た
せたものである。

そして第２の目的を達成するため、ＩＧＦの精密なバタ
ーニング（一般には６〜８枚のマスクを用いる）を必要
なプロセスは一方の基板側とし、色識別をするための配
線およびその周辺回路を他方の基板側に設けたものであ
る。

そして１つのＩＧＦに連結した絵素の電極であるＣＴＦ
は１つであるが、このＣＴＦに対をなして対抗した他方
の電極であるＣＴＦはＲＧＢを設けた為、３つとしたも
のである。その結果、製造に関しては、それぞれの２つ
の独立した基板をまず製造し、品質検査をした後、それ
ぞれの製品における良品を重合わせることにより最終完
成品をを作ることができる。その結果、半導体表示装置
としてその歩留りの向上を大幅に図ることができるとい
う大きな特徴を有する。

以下に図面に従って、本発明をさらに詳しく記す。

第２図は第１図の従来の発明に対応した作られた本発明
の回路図である。図面は簡略のため、３Ｘ３（ＲＧＢを
分けると３Ｘ３Ｘ３）のマトリックス配列をしている。

即ち独立した絵素は２７ケあるにもかかわらず、マトリ
ックス内のＩＧＦは９ケでよいという大きな特長を有す
る。さらに実際の絵素群の平面図、縦断面図を第４図、
第５図に示すが、対抗電極（３）（３’　）（３”　）
での電極間の間隔即ち（３）（３°）（３”）間の間隔
（第４図（Ｂ）　　（３１）　）は５〜１０μでよいこ
とがわかる。これらＩＧＦに設ける配線（５）（５″）
（５”）が５０〜１００μもあるため、使用者にとって
パネルを見る場合にわずられしい而もあるが、この中広
の線の数を従来方法に比べ１／３にすることができると
いう特長を合わせ持つ。その結果、使用者に不快感を与
えないことが判明した。

第２図において、アクティブエレメントは１つのＩＧＦ
（２）のソースまたはドレインとその一方に連結した表
示素子（ここではＬＣＤ　）が（１）（１’　）（１”
）を有する。さらに、他方は第２図におけるＹ方向のリ
ード（５）（５”）（５”′）に連結されている。また
ＩＧＦのゲイト電極は、Ｘ方向（４）（４“）（４”）
に連結されている。

また、表示素子の対抗電極（３）（３°）（３”）はそ
れぞれ独立し、かつ第２図ではＹ方向にマトリックス配
列された表示素子の対抗電極と互いに連結され、色分別
用デコーダ（９）に連結している。　図面において、一
方の基板にはデコーダ（７）　　（８）ＩＧＦ　　（１
）および表示素子の一方の電極を設け、他方の基板側に
３つに分別させ、かつそれをＸ方向、Ｙ方向、または斜
め方向に連結させた。　この第２図はＹ方向に連結して
いるＲＧＢ用の電極、リードを設け、それらは色分別用
制御回路　（デコーダ）（９）に連結されたものである
。

第２図の回路は表示素子の電極に蓄積された電荷が第４
図の構造においてゲイト電極との間の寄生容量（４４）
が発生する。このため周波数特性が遅くなる。結果とし
てこの回路においては高周波数特性を必要としないＬＣ
Ｄが表示素子に用いられることが好ましい。

第３図は第２図と同様であるが、Ｘ方向に表示素子の対
抗電極（３）＜３”）（３°゛）を連結している。その
他は第２図と同様である。

第３図においては、第４図の構成における（１１）　　
（１２）　　（１３）・・・（１１”）（１２”）（１
３″）を横方向に配設したことに対応している。すると
、寄生容量は（４０）　　（４１）が大きくなるが、ゲ
イト電極間とは少なくなる。このため第３図の回路は周
波数を変更することにより種々の色を発生させるＥＬを
表示素子を設けた場合に好都合である。

第４図、第５図は本発明の半導体表示装置の平面図、縦
断面図を示す。

この図面は第２図の構造にその回路構成が対応している
。

図面において、絶縁表面を有する基板（２５）上にＩＧ
Ｆ（２）は対（ペア）を構成した並列構成して２つのＩ
ＧＦ　　（２）　　（２”）が設けられている。

これはＩＧＦの駆動応力を高めるために重要であるに加
え、一方のＩＧＰがショートまたはオープン不良を発生
しても、そのＩＧＦをレーザトリミング法により除去し
、他方のみで表示素子を駆動せしめた冗長性を有せしめ
たものである。

この縦チャネル型ＩＧＦに関し、第４図（Ａ）における
Ａ−Ａ’の縦断面図を第４図（Ｂ）に示す図面において
、ＩＧＦ（２）の下側電極（１４）は表示素子（１）の
電極（２２）と連結し、この電極（１４）上に同一形状
を有する積層体としてソースまたはドレイン（１５）　
　（厚さ５００〜３０００人）積層体（１６）　　（厚
さ０．５〜５μ）（実際は窒化珪素膜を用いた）、ドレ
インまたはソース（１７）　　（厚さ５００〜３０００
人）、Ｙ方向のリードを兼ねた電極（１Ｂ）　　（厚さ
１０００〜５０００人）、眉間絶縁膜（１９）（０，５
〜３μ）（実際にはＰＩＱを用いた）が設けられている
。さらにこれらを覆って水素またはハロゲン元素（好ま
しくは弗素）が添加された非単結晶半導体（アモルファ
ス構造を含む）　　（２１）が０．１〜０．４μの厚さ
でこれらの積層体を覆っている。

この半導体（２１）とＰまたはＮ型のソース、ドレイン
を構成する層（１５）　　（１７）とはオーム接触をし
ている。この半導体層に酸化珪素または窒化珪素膜（厚
さ５００〜３０００人）およびその上に半導体、クロム
、チタン、モリブデン、タングステンまたはこれらの化
合物のゲイト電極（厚さ３００〜３０００人）とが（２
０）により設けている。このゲイト電極はＸ方向のパス
ラインを構成する・リード（４）（４″）（４”）と連
結しており、このリードは０．５〜３μの厚さを有する
。そのシート抵抗は０．５Ω／口以下にしている。

さらに表示素子の電極（２２）に対抗した他の絶縁表面
を有する基板上の各３本の対抗電極はＲＧＢをそれぞれ
分けさせ、赤（Ｒ）用として（１１°）、緑（Ｇ）用と
して（１２°）、青（Ｂ）用として（１３’　）が設け
られている。そしてこの上方および下方の基板（２６）
　　（２５）上に赤、緑、青のフィルタが設けられてい
る。この（１１）　　（１２）　　（１３）・・・・　
（１１”）（１２”）（１３”）の電極も配向処理がさ
れており、それぞれのアクティブエレメントの電極はＹ
方向に互いに連結されている。特に重要なことは配向処
理がされた第１の電極（２２）の面積に対応した平面内
に複数本ここては３本に分割された第２の電極が設けら
れていることである。この２つの電極間にはＬＣＤ例え
ばネマチック型の液晶（１）を２つの基板（２５）　　
（２６）を合わせ周辺を封止した後充填した。さらにこ
の電極間隔（３２）は１０〜２０μであるため、実使用
にあたっではまったく識別がされず、わずられしさがな
い。このＸ方向のＣＴＦはその際リードを兼ねている。

このため、第２図より明らかなごとく、例えばＹ方向の
リード側は　（５）を「１」とし、他の（５′）（５”
）を「０」とし、Ｘ方向の（４）（４’　）（４”）を
それぞれのレベルにて「ｌ」　「０」　「１」とした時
、さらに加えて、色分割デコーダ（９）よりの制御にて
例えば信号をＲｌＧ、Ｂを与えることにより、ここでの
（５）に連結したすべてのエレメントを同時駆動をさせ
、その信号により所定の色を表示させることができるこ
とが判明した。

例えば赤用の電極（１１）を「１」とすればＹ方向の配
線（５）とＸ方向のリード（４）とに接続されたエレメ
ント及び前記配線（５）とＸ方向のリード（４°゛）と
に接続されたエレメントを赤色に表示させることができ
、同様に縁周の電極（１２）を「１」とすれば上記した
と同様に配線（５）とリード（４）とに接続されたエレ
メント及び配線（５）とリード（４・・）とに接続され
たエレメントを緑色とすることができ、青用の電極（１
３）においても同様に「１」とすれば、赤もしくは緑と
同じように同じエレメントを青色とすることができる。

加えて、この赤用、緑用、青用の電極をすべて「１」と
すれば白色となり、すべてを「０」とすれば黒色となる
ことはいうまでもない。

この制御は色分割デコーダ側（９）より容易に行うこと
ができる。

第５図は第４図（Ａ）におけるＢ−Ｂ’の縦断面図を示
す。図面より、対抗電極の側の電極は連結しリード（１
２）をも兼ねていることがわかる。

ＩＧＦ（２）は基板（２５）上に設けられ、また、表示
素子の電極（２２）も示されている。表示素子（２４）
がＥＬ発光体またはＬＣＤの反射型を用いる場合は、一
方の基板（２６）は透明であり、ガラスまたは住人ベー
クライト社製スミラード１３００　（ＰＥＳと略記する
）を用いてもよい。そして他方の基板（２５）はステン
レス基板上に絶縁膜をプラスチック等で設けた基板を用
いることは有効である。またこの半導体装置の表面の下
方向に螢光灯を配設し、本発明の基板（２５）または（
２６）の−面にカラーフィルタを設けることによりフル
カラー表示を行う場合、２つの基板ともガラス等を用い
、透明であることは必要である。

以上の構成によって２０インチ試験的には１００×１０
０素子を５ｃｍ　Ｘ　５（ＩＩ＋に設けた場合、その歩
留り向上が著しかった。従来方法では１００　Ｘ１００
パネルで欠陥数が１％以下を良品とすると歩留り３％し
かなかった。しかし本発明構造においては、１０％を越
えるロットも得ることができた。

このため、この素子数が５２５　Ｘ６４０と大きくなっ
た時、本発明はその効果をますます増すことが期待でき
ることが判明した。

さらに本発明において、人が見る側例えば基板（２６）
上面に反射防止膜（２７）を設けることは有効である。

加えて本発明においては、ＩＧＦは縦チャネル型であり
、各絵素に対応した一方の第１の電極にＩＧＦを２つの
対として用いた。このため一方のＩＧＦにショートまた
はオープン不良が発生しても、そのＩＧＦをレーザトリ
ミング法により除去し、他方のみで表示素子を駆動させ
ることができるのである。しかし横チャネル型のＩＧＦ
であってもよいことはいうまでもない。

この発明はフルカラー型を主として示した。しかし高解
像度型のデイスプレー装置として用いることも可能であ
る。それは第２の電極上の色フィルタを除去することに
より、白黒表示ではあるが絵素の数を実質的に３倍とし
、３倍の高解像度としたものである。またこの３倍を第
２の電極を２または４ヶ以上とすることにより２倍また
は４倍とすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の表示装置の回路図を示す。 第２図、第３図は本発明の表示装置の回路図を示す。 第４図、第５図は第２図の回路に対応して設けた本発明
の半導体表示装置の電気図および縦断面図を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、絶縁表面を有する基板上にマトリックス配列をした
   絵素群における各絵素に対応した一方の第１の電極と、
   該電極への電気信号の有無を制御する絶縁ゲイト型電界
   効果半導体装置を前記第１の電極に対して二つ設け、前
   記絵素の第１の電極に対を構成して配列された他方の第
   ２の電極とを有し、前記第１および第２の電極間には光
   の透過量の制御体または発光体が設けられたことを特徴
   とする半導体表示装置。