JPH03245126A

JPH03245126A - 薄膜トランジスタパネル

Info

Publication number: JPH03245126A
Application number: JP2041077A
Authority: JP
Inventors: Toshihisa Tsukada; 俊久塚田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1990-02-23
Publication date: 1991-10-31

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】［産業上の利用分野］本発明は、薄膜トランジスタパネルに係り、特に、平面
ＴＶや端末用ディスプレイ装置等に利用される薄膜トラ
ンジスタディスプレイパネル、およびイメージスキャナ
装置等に利用される薄膜トランジスタイメージングパネ
ルに関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は例えば、日経ＢＰ社電子グループ編「フラ
ットパネル・ディスプレイ　＋９９０Ｊ　１１０〜１１
４頁に記載されている。すなわち、薄膜トランジスタパ
ネルは、ガラス基板上に複数本のゲートバスライン、複
数本の信号バスライン、およびこれらのバスラインの交
差領域内に設置された画素とこの画素に対応して設置さ
れたスイッチ用薄膜トランジスタを有する。この場合、
ゲートバスラインおよび信号バスラインはｌ対ｌに対応
して外付けＩＣチップに接続され、それぞれのバスライ
ンにゲート電圧および信号電圧が印加され、ディスプレ
イ装置においては信号供給、また、イメージング装置に
おいては信号読出しを行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、ゲートバスラインおよび信号バスラ
イン端子を１対１に外部端子へ接続していた。従って、
走査線数が増大するにつれて、その接続線数は膨大とな
る問題があった。また、接続線数の増大に伴い、接続ピ
ッチが非常に細かくなり、ボンディングが困難となる問
題があった。

さらに、ＩＣチップ数も多くなり、ＩＣコストがモジュ
ールのコストに占める割合も大きくなる問題があった。

本発明の目的は、外部回路との接続のためのパネルの外
部端子数を低減することにある。また、他の目的は、こ
れにより接続ピッチを大きくして、パネルの製作を容易
にするとともに、ＩＣ個数の低減ひいてはコスト低減を
可能にすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明の薄膜トランジスタ
パネルは、ガラス基板上に形成した画素スイッチアレイ
であるディスプレイ領域に隣接して複数個の薄膜トラン
ジスタからなるスイッチマトリクス領域を形威し、かつ
、このスイッチマトリックス領域の各々の薄膜トランジ
スタの駆動能力を増大させるために、薄膜トランジスタ
のソース電極およびドレイン電極を櫛の歯状にしたもの
である。

［作用］上記スイッチマトリクスの薄膜トランジスタは画素スイ
ッチ用トランジスタと異なり、ゲートバスラインあるい
は信号バスラインを駆動しなければならない。バスライ
ンは数百ｐＦあるいはそれ以上の容量を有するため、ｐ
Ｆオーダの画素を駆動する画素用薄膜トランジスタに比
してスイッチマトリクス用薄膜トランジスタは、大きな
駆動能力を持つ必要がある。

このスイッチマトリクス用薄膜トランジスタのソース、
ドレイン電極を櫛の歯状にすることにより、実効的Ｗ／
Ｌすなわち駆動能力を増大させることができる。これに
より重い負荷のバスラインを短時間で駆動することがで
き、接続線数の低減を可能にする。

［実施例］実施例　ｌ第１図は、本発明の第１の実施例の液晶ディスプレイパ
ネルの等価回路図である。

ディスプレイ部は複数本のゲートバスラインｌ、・・・
と複数本の信号バスライン２．３．４、・・・により駆
動され、バスラインｌと、２．３．４の交差領域内には
画素電極５．６．７、・・・（Ｒ，Ｇ、Ｂはそれぞれ赤
、緑、青色に対応する画素電極を示す。）と、これをス
イッチする薄膜トランジスタ８、・・が設置されている
。薄膜トランジスタ＋１は、薄膜トランジスタ８と同様
に構成され、ゲート電極としてＣｒを用い、ゲート絶縁
膜にはＳｉＮ膜を用い、チャネル形成用半導体層にはア
ンドープ水素化非晶質シリコン（ａ−３ｉ）、オーミッ
クコンタクト層には燐ドープのｎ型ａ−３ｉ、ソース、
ドレイン電極にはＣｒ／Ａｌを用いた。画面サイズは対
角５インチ、画素数は垂直２４０×水平４８０の１１万
５．２００個である。

ゲート線１等には垂直シフトレジスタ９から順次ゲート
パルスが供給され、その列上の薄膜トランジスタのゲー
トを開く。これと同期して水平ウィンカ１０からゲート
パルスがスイッチマトリクスゲートバスライン１１．１
２．１３へ供給される。本実施例の場合、このバスライ
ンは３本からなりそれぞれＲ，Ｇ、Ｂの信号線２．３．
４に対応する。スイッチマトリクスの薄膜トランジスタ
１４．１５．１６は水平ウィンカ１０からのゲートパル
スにより開かれ、水平シフトレジスタ１７、ラッチ１８
を介して供給される信号電圧をＲ５（ｊ、Ｂ信号線に順
次供給する。信号線からの電圧はいわゆる線順次方式に
より画素電極へ供給されるか、ゲート線ｌに与えられる
ケートパルス期間を３分割する形で、供給される。すな
わちまずＲ画素への信号電圧がいわばｌ／３線順次の形
で、ゲートパルス期間の１／３の期間で信号バスライン
２等へ供給される。次いで次のｌ／３の期間にＧ信号が
同じく１７３線順次の形で信号バスライン３等へ供給さ
れる。最後の１／３期間の間にＢ信号が信号バスライン
４等へ供給される。

ゲートバスライン１１．１２．１３および薄膜トランジ
スタ１４．１５．１６、・・・がスイッチマトリクス領
域を構成し、このスイッチマトリクス領域および画素電
極５．６．７、・・・およびスイッチ用薄膜トランジス
タ８、・・・からなるディスプレイ領域が同一基板１９
上に形成される。

スイ・ソチマトリクス用薄月莫トランジスタ１４．１５
．１６は信号線容量３００ｐＦを駆動する必要があり、
かつ線順次期間が１／３と短いため、大きな相互コンダ
クタンスを有する必要がある。このため、このトランジ
スタのソース、ドレイン電極を櫛の歯状に形成すること
により、ＬＶ／ｌ、の増大を図った。第２図に示すよう
に、ゲート電極３３上にＳｉＮ膜をゲート絶縁膜として
介し水素化非晶質シリコン膜２２を形成した後、ソース
電％　２０、ドレイン電極２１を形成した。ソース電極
２０の櫛の歯の数を５個、ドレイン電極２１の櫛の歯の
数を６個とすることにより、トランジスタ数をｌ０個（
チャネル長８μｍ）とし、それぞれのトランジスタの幅
を２ｍｍとすることにより、実効的Ｗ／　Ｌ　＝２，０
ＯＯＸ　１０／８＝２，５００とした。

これによりトランジスタの駆動能力を飛躍的に増大する
ことができた。このときガラス基板の寸法の増大は２　
ｍｍ　Ｘ　３　＝　６　ｍｍにすぎず、その影響を極小
化することが可能となった。信号電極側端子数はこれに
より従来比の１７３となり、ＩＣ数も１／３となったた
め、価格の低減が可能となった。

ガラス基板１９に対向して、色フイルタ基板を設け、二
の２基板の間隙に液晶を封入することによりディスプレ
イ装置を製作した。

実施例　２第（３図は１本発明の第２の実施例の液晶ディスプレイ
の等価回路図である。上記実施例と基本的には同様であ
るか、赤、緑、青に対応する画素電極５．６．７、・・
・が三角形に配置されている、また、スイッチマトリク
ス領域における水平ウィンカｌＯからのゲートバスライ
ンは２本の構成としている。さらに、このスイッチマト
リクス領域の各々のトランジスタ１４．１５、・・・が
複数個のトランジスタを並列に並べた構成となっている
。すなわち、第４図のようにソース電極２０、ドレイン
電極２１を配置することにより５個の薄膜トランジスタ
を並列接続したものである（第３図は図面の都合−Ｌ３
個のみ示した。すなわち、第４図は５個なので、第３図
と第４図はトランジスタの個数が対応していない）。画
電極が櫛の歯状であることはＬ記実施例と同じである。

本パ才、ル馴動は、いわげ１／２線順次力式をとる。す
なわち、水下ウィンカ１０からますケ−［・線１１にパ
ルスを印加し、水下シフトレジスタ１７、ラッチ１８を
介し信号電圧を信号パスライ二２．４、　に印加する　
これによ１．１ケートハシ、ラインＩに電圧ＩＥｉＪ加
特には画素電極５，７、　（信号か伝道される、次いで
、水平ウィンカ１０かｂのパルスをハスライン１２に閉
力［１することによりトランジスタ１５のゲートを開き
、画Ｘ′：電極ｆ）、・に信号電圧を任達する。この場
合、（ｉ４号ハスライン２にはＲ，Ｇ、Ｒ，Ｇの信号か
、ハスライン３にはＧ、Ｂ、Ｇ、Ｂの信号が印加される
。

このようにしてゲートバスラインｊ上の画素５．６．７
、・・・への信号電圧印加が行われる。これと同じ動作
をゲート線を垂直走査シフトレジスタ９により順次走査
しながら行うことにより全画素に信号電圧を印加する。

液晶に印加する電圧をこうして制御することによりカラ
ーディスプレイを構成することができる。

実施例　３第５図は、本発明の第３の実施例の液晶ディスプレイパ
ネルの等価回路図である。本実施例の動作も基本的に同
様であるが、ディスプレイ画素の構成が赤５、緑６、青
７、白２０、・・・の４側車位の画素電極構成となって
おり、この４つを水平ウィンカ１０と垂直ウィンカ２５
からのパルスにより選択する。まず、垂直シフトレジス
タ９からバスライン】にパルスを供給し、垂直ウィンカ
２５からのパルスをバスライン２６に供給する。これに
よりゲートバスライン２３にパルスが供給される。この
ゲートパルスに同期して信号バスライン２．３．４・・
・にｌ／２線順次方式により電圧を供給する。１／２線
順次方式は水平ウィンカ１０からパルスをバスライン１
１．１２に供給することにより行われる。

スイッチマトリクス領域内のトランジスタ１４．１５、
・・・　３１．３２、・・・等は上記実施例と同様櫛の
歯状電極ソース、ドレイン電極を用いることにより（図
示せず）相互コンダクタンスを増大させである。

実施例　４第６図は、本発明の第４の実施例の液晶ディスプレイパ
ネルの等価回路図である。本実施例は。

第５図の実施例の変形例である。すなわち、ゲートバス
ラインへ２３．２４へのパルス電圧の供給をスイッチト
ランジスタ３１．３２を介して行うが、垂直シフトレジ
スタ９からのパルスをバスラインｌを介してスイッチト
ランジスタ３１．３２のゲートに印加し、ゲートバスラ
インへの電圧供給を垂直ウィンカ２５を介して行う点が
第５図の実施例と異なるものである。ディスプレイの特
性は同様に良好なものが得られた。

実施例　５第７図は、本発明の第５の実施例の液晶イメージングパ
ネルの等価回路図である。イメージングパネル２９上に
投影された光３０、・・・の像信号は複数のホトダイオ
ード２８、・・・のアレイにより電気信号に変換される
。ホトダイオード２８、・・・は水素化非晶質シリコン
のｐｉｎダイオードで構成される。このホトダイオード
２８、・・・からの電気信号は画素スイッチトランジス
タ８、・・・を介して順次取り出される。まず、ゲート
バスラインＪを選択し、水平シフトレジスタＩ７、水平
ウィンカ１０によりバスライン１１．１２．１３を順次
走査し、スイッチマトリクス用トランジスタ１４．１５
．１６を選択する。上記実施例と同様にｌ／３線順次走
査により信号を外部に取り出す。

スイッチマトリクスのトランジスタ１４．１５．１６、
・・・は画素トランジスタ８と同じく水素化非晶質シリ
コン／窒化シリコン系により構成した。

トランジスタ１４．１５．１６のソース、ドレイン電極
を櫛の歯状電極とすることにより相互コンダクタンスの
増大をはかった。

以上本発明を実施例に即して述べて来たが、本発明はこ
れに限定されるものではない。水平あるいは垂直ウィン
カからのバスラインの数は２本ないし３本について述べ
たが、これ以上であってもよいことは勿論である。スイ
ッチトランジスタとしてａ−３ｉを用いたものについて
説明したが、これもこれに限定されず、Ｔｅ、ＣｄＳｅ
、多結晶シリコンであっても構わない。また、ａ−３ｉ
系の絶縁膜はＳｉＮとしたがこれもＳｉｎ、やＴａ、０
．、ＡＪ、Ｏ，等あるいはこれらの複合膜でもよい。

また、ディスプレイ装置では主としてカラーのパネルと
して説明したが、モノクロパネルであってもよいことは
熱論であり、色フィルタの構成方法を変えることにより
Ｒ，Ｇ、Ｂ等の構成を変えることも可能である。

また、イメージングパネルにおいては色フィルタとの組
合せによりカラーイメージヤとすることもできる。さら
に、受光部はダイオードとしたがホトトランジスタであ
ってもよい。

［発明の効果１以上説明したように本発明によれば、スイッチマトリク
スによる薄膜トランジスタパネル構成が可能になるので
、パネル外部への取り出し端子数を大幅に低減すること
ができる。このことは接続点数の低減による歩留り向上
が望めるばかりでなく、パネルの高精細度が上がったと
きにも端子関ピッチの低減によるボンディングの困難性
の増大が少ない。さらに、大きな効果として外部走査回
路用ＩＣチップ数の低減がある。モジュール全体のコス
トに占める走査ＩＣのコスト割合は３０〜５０％にも及
ぶので、これがｌ／２になった場合でもコスト低減効果
は非常に大きいものがある。１ｉ３以上の場合は勿論さ
らに大きい。水平ばかりでなく垂直走査用ＩＣも低減す
ればその効果はさらに大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例の液晶ディスプレイパ
ネルの等価回路図、第２図は、上記第１の実施例のスイ
ッチマトリクス領域の薄膜トランジスタの平面図、第３
図は、本発明の第２の実施例の液晶ディスプレイパネル
の等価回路図、第４図は、上記第２の実施例のスイッチ
マトリクス領域の薄膜トランジスタの平面図、第５図、
第６図は、それぞれ本発明の第３、第４の実施例の液晶
ディスプレイパネルの等価回路図、第７図は、本発明の
第５の実施例の液晶イメージングパネルの等価回路図で
ある。ｌ・・・ゲートバスライン２．３．４・・・信号線バスライン５．６，７・・・画素電極（赤、緑、青）８・・・画素
用スイッチトランジスタ９・・・垂直シフトレジスタ１０・・・水平ウィンカ１１．１２．１３・・・水平スイッチマトリクスバスラ
イン１４．１５．１６・・・水平スイッチマトリクストラン
ジスタ７・・・水平シフトレジスタ８・・・ラッチ９・・・ディスプレイパネルＯ・・・ソース電極Ｉ・・・ドレイン電極２・・・ａ−３ｉ３．２４・・・ゲートバスライン５・・・垂直ウィンカ６．２７・・・垂直スイッチマトリクスバスライン２８
・・・オートダイオード２９・・イメージジグパネル３０・・・入射光３１．３２・・・垂直スイッチマトリクストランジスタ３３・ゲート電極

Claims

【特許請求の範囲】１、複数本のゲートバスライン、複数本の信号バスライ
ン、上記両バスラインの交差領域内に設けた複数個の画
素、および上記各画素に対応して設けたスイッチ用薄膜
トランジスタを有するディスプレイ領域と、上記ディス
プレイ領域に隣接して設けられた複数個の薄膜トランジ
スタからなるスイッチマトリクス領域とを具備する薄膜
トランジスタディスプレイパネルにおいて、上記スイッ
チマトリクス領域を構成する上記各薄膜トランジスタの
ソース電極およびドレイン電極が櫛の歯状となっている
ことを特徴とする薄膜トランジスタパネル。２、複数本のゲートバスライン、複数本の信号読出しバ
スライン、上記両バスラインの交差領域内に設けた複数
個の画素、および上記各画素に対応して設けたスイッチ
用薄膜トランジスタを有するイメージング領域と、上記
イメージング領域に隣接して設けられた複数個の薄膜ト
ランジスタからなるスイッチマトリクス領域とを具備す
る薄膜トランジスタイメージングパネルにおいて、上記
スイッチマトリクス領域を構成する上記各薄膜トランジ
スタのソース電極およびドレイン電極が櫛の歯状となっ
ていることを特徴とする薄膜トランジスタパネル。３、上記薄膜トランジスタとして、チャネル形成用半導
体層が水素化非晶質シリコンからなる薄膜トランジスタ
を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の薄膜
トランジスタパネル。