JPH0431831A - 半導体基板を用いた液晶表示装置 - Google Patents

半導体基板を用いた液晶表示装置

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JPH0431831A
JPH0431831A JP2136989A JP13698990A JPH0431831A JP H0431831 A JPH0431831 A JP H0431831A JP 2136989 A JP2136989 A JP 2136989A JP 13698990 A JP13698990 A JP 13698990A JP H0431831 A JPH0431831 A JP H0431831A
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JP
Japan
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liquid crystal
capacitor
voltage
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pixel
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JP2136989A
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Inventor
Eita Kinoshita
木下 英太
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Citizen Watch Co Ltd
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Citizen Watch Co Ltd
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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〕 本発明は半導体基板を用いた液晶表示装置の構造に関し
、とくに画素の電圧保持用キャパシタに関する。
〔従来の技術〕
以下の説明においては「キャパシタ」は電荷ヲ保持する
機能を有する素子の意味で、「容量」はその電荷保持量
を示すキャパシタンスの意味で用いる。
従来の半導体基板を用いた液晶表示装置としては、例え
ば特開昭55−518号公報で開示されている。この公
報記載の液晶表示装置の構造においては、液晶駆動用ト
ランジスタによって印加された画素の信号は、別に設置
されたキャパシタに電荷の形で蓄えられ、電圧保持がな
されている。
すなわち、各画素ごとに液晶駆動用トランジスタの領域
だけではなく、電圧保持用キャパシタの領域も、確保し
ておかなければならない。この例を第3図に示す。なお
、第3図は1画素を示す。スイッチング信号線19は液
晶駆動用トランジスタ51のオン/オフを適当なタイミ
ングで制御する。
画像信号は、データ信号線17からこの液晶駆動用トラ
ンジスタ51をかいして、液晶画素電極と対向電極とが
形成する液晶の等価キャパシタ56に送り込まれる。そ
してこの電圧が液晶に印加され、液晶表示がなされるわ
けである。データ信号は、液晶の等価キャパシタ53に
電荷の形で蓄えられるが、液晶自身の抵抗または液晶駆
動用トランジスタ51のオフ時抵抗などによる漏れ電流
があるため、ある容量以上の画素電圧保持用キャパシタ
55がないとその電圧は減衰し、画質が悪化する。液晶
画素へのビデオ信号導入はlフレーム周期(約33m5
)毎に行なわれるので、漏れ電流の抵抗値と液晶の等価
キャパシタ53、および画素電圧保持用キャパシタ55
で決まる時定数が、この1フレ一ム周期より大きくなる
ように、画素電圧保持用キャパシタ55の容量も大きく
しなければならない。
1画素のピッチが50μm以上である場合、画素電圧保
持用キャパシタを電極付近に配置することは容易である
。この例を第4図に示す。第4図(a)は平面図、第4
図(b)は第4図(aJOB−B練における断面図であ
る。第3図に示す画素電圧保持用キャパシタ55は画素
電圧保持用キャパシタ作込み領域57と、半導体基板1
5の拡散領域65上の画素電圧保持用キャパシタ電極5
9との重なり合う領域に形成され、液晶駆動用トランジ
スタのドレイン61と接続穴45b、45Cを介して接
続している。キャパシタ接地信号線66は半導体基板1
50基板電極と接続穴45dを介して接続する。また液
晶画素電極11と対向電極(図示せず)との間に挾持す
る液晶により、第3図に示す液晶の等価キャパシタ56
を構成する。データ信号線17からの画像信号はスイッ
チング信号線19に制御されて液晶駆動用トランジスタ
のドレイン61に送られ、第3図に示す液晶の等価キャ
パシタ53に蓄えられる。データ信号1lJ17は接続
穴45aを介して液晶駆動用トランジスタのンース67
と接続している。スイッチング信号線19は液晶駆動用
トランジスタ51のゲート電極も兼ねている。第3図に
示す画素電圧保持用キャパシタ55は拡散領域65と絶
縁膜69と画素電圧保持用キャパシタ電極59とにより
構成される。
この場合、画素面積は50X50μm 、液晶の誘電率
をε−5、液晶層厚は3μmとして、液晶そのものの容
量はCL、=37fFとなる。この画素に設置しうる画
素電圧保持用キャパシタの容量Cは、絶RM69の誘電
体としてS l O!LD を使用し、面積−40X40μm 、厚さ=50nmと
した場合、CHLD  = 1.05 p Fとなる。
したがって、画素電圧を保持するように働くキャパシタ
の総容量CTOTAL はCTOTAL= 1.09 
p Fであり、液晶画素駆動用トランジスタのオフ時漏
れ電流抵抗を1×lOΩとすれば、この画素の電圧降下
時定数は約I SeCとなる。ビデオ信号の1フレ一ム
周期は33m5であるから、電圧を保持するのは非常に
容易である。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、画素および液晶表示装置全体を小型化し、ビ
デオレコーダのビューファインダーなど小型のものへと
応用を広げようとすると問題が生ずる。すなわち画素間
隔を狭くしてゆくと、液晶画素の容量および画素電圧保
持用キャパシタの容量は激減する。たとえば、第4図の
例と同様、液晶の誘電率をε=5、液晶層厚は3μmと
し、画素面積を15X15μm 程度に縮小すると、液
晶画素の容量はCLc=3.3fF  となってしまう
しかも、画素電圧保持用キャバンタ伶込み領域57は、
拡散領域6.5で形成する必要があり、この拡散領域は
隣接する別の拡散領域から一定の距離を置かねばならな
いなどの設計上の制限がある。
したがって、画素電圧保持用キャパシタそのものを設置
することも困難となってくる。このことがら、画素電圧
を保持する働きをするキャパシタの容量CTOTAL 
 は、液晶画素の容量CLCに等しく、つまりわずか3
.3fFとなり1フレ一ム周期の期間電圧を保持するこ
とはできなくなる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は半導体基板を用いた液晶表示装置におい
て、単一画素を小面積とした場合でも、画素電圧保持用
キャパシタの容量を十分保ち、画質を向上させることが
可能な液晶表示装置を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明の液晶表示装置におい
ては画素電圧保持用キャパシタとしてpn接合容量を用
いる。
〔実施例〕
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第1図(a)は平面図、第1図(1))は、第1図(a
)のA−A線における断面図を示す。液晶画素電極11
は、対向電極(図示せず)との間に挾持する液晶により
、第3図に示す液晶の等価キャノくシタ53を構成する
。pn接合容量21による画素電圧保持用キャパシタ領
域16は、周辺の半導体基板15との間に空乏層を生じ
てキャパシタを形成する。なお、画素電圧保持用キャパ
シタ領域13は液晶駆動用トランジスタのドレイン61
の領域でもある。スイッチング信号線19により液晶駆
動用トランジスタ510オン/オフが制御されて、デー
タ信号線17からの電圧が液晶駆動用トランジスタのド
レイン61領域に印加され、電荷の形で画素電圧保持用
キャノくシタ領域13のpn接合容量21に蓄えられる
このpn接合容量21による電圧保持の仕組みは次の通
りである。液晶駆動用トランジスタのドレイン61領域
の周囲はpn接合となっているので、液晶表示装置が動
作している間はこの接合に逆バイアスがかかり、このた
め空乏層による容量が発生する。本発明ではこれを画素
電圧を保持するためのキャパシタとして利用している。
すなわち液晶画素電極11と対向電極(図示せず)間の
液晶の等価キャパシタと並列に、液晶駆動用トランジス
タのドレイン61領域と半導体基板15間のpn接合容
量21を設置しているのである。さらに、この液晶駆動
用トランジスタのドレイン61領域を隣接する拡散領域
と互いに干渉を及ぼし合わない範囲で可能な限り拡大し
、pn接合容量21の容量を増加させることで、液晶画
素の電圧保持性はより向上する。
さて、第1図に示す実施例の場合、画素面積は15X1
5μm である。したがって液晶の誘電率をε=5、液
晶層厚を3μmとした場合、液晶画素の容量はCLC−
3,3fFである。また液晶駆動用トランジスタのドレ
イン61の領域は周囲長が52μm、面積は170μm
2である。実験によれば、pn接合の容量はドレイン領
域周囲の単位長に対して2.8x 10−” F/μm
、そして液晶駆動用トランジスタのドレイン61領域の
単位底面積当り3.2X 10−” F/μm’ とい
う結果が得られている。これより本実施例での液晶駆動
用トランジスタのドレイン61領域のpn接合容容量 
p n jはCp n J= 69 f F である。
したがって電圧保持容量はCTOTAL −3,3+6
9= 72 f Fとなり時定数は72 m sで1フ
レ一ム周期33m5に対して十分な長さであると言える
第2図(a)〜(d)は本実施例の構造の作製方法の概
略を示す断面図である。本例ではp型シリコン基板上に
n型トランジスタを作製する場合について述べる。n型
シリコン基板上にp型トランジスタを作製する場合につ
いてもほとんど同様な工程により作製可能である。
まず第2図(a)に示すよ1うに、導電型がp型の半導
体基板15上に素子分離のため、選択酸化法を用いて厚
さ700nmの選択酸化膜26を形成する。次に酸化処
理を行ないゲート酸化膜25を厚さ5Qnm形成し、そ
の後ポリシリコン層を熱CVD法により厚さ500nm
堆積する。このポリシリコン層が、第1図に示す、スイ
ッチング信号線19、および液晶駆動用トランジスタ5
1のゲート電極となる。ポリシリコン層には不純物であ
るリンを加速エネルギー50 keVで1、QXIO,
α  のドーズ量だけ打ち込み導電性をもたせる。この
後ゲート電極およびスイッチング信号線パターンをホト
リソグラフィー法によりレジストで形成し、このレジス
トをエツチングマスクとしてポリシリコンのエツチング
を施す(・わゆるホトエツチングにより、液晶駆動用ト
ランジスタのポリシリコンゲート部27を形成する。
その後ソース領域29およびドレイン領域61とにn型
の不純物であるリンを加速エネルギー50ke■  で
イオン注入量3.5X 10I5CrrL−2の条件で
半導体基板15に打ち込むと、nチャネル型の液晶駆動
用トランジスタ51が形成される。
次に第2図(b)に示すように、1層目の中間絶縁膜と
してリンおよびボロンを含む二酸化シリコン膜66を熱
CVD法により厚さ550nm形成する。
次に第2図(C)に示すように、液晶駆動用トランジス
タ51のソース領域29、ドレイン領域61の電気的接
続のため、1層目中間絶縁膜である二酸化シリコン膜6
6をエツチングし、穴を開けてコンタクトホール35と
する。そして1層目のアルミニウムをスパッタリング法
により厚さ1μm堆積する。その後ホトエツチングによ
りアルミニウム層を必要な形にバターニングし、1層目
アルミニウム配線37とする。
さらに第2図(d)に示すように、第2層目の中間絶縁
膜として、リンを含む二酸化シリコン膜69を熱CVD
法により、厚さ1.2μm形成する。その後1層目と2
層目のアルミニウム配線を接続するためのスルーホール
41を、第2層目の中間絶縁膜39である二酸化シリコ
ン膜39に開口したあと2層目アルミニウム配線46を
1層目アルミニウム配線67と同様スパッタリング法で
厚さ1μm形成する。そして必要な形にホトエツチング
によりパターニングし、トランジスタのドレイン領域3
1から接続しているものについては液晶画素電極11と
なる。最後に熱処理を行い1層目アルミニウム配線67
とソース領域29、およびドレイン領域61のシリコン
とを合金化し、完成する。
以上のように通常の半導体装置の作製方法と特別に変わ
るところはなく、周辺の回路と同時に形成することが可
能である。
〔発明の効果〕
この発明によれば、画素を微細化していった場合でも、
pn接合容量が液晶画素電圧保持用キャパシタとして働
き、このキャパシタの総容量を十分な大きさに保つこと
ができるので、表示画質を高品位とすることができる。
また、画素パターンのレイアウトにおいても面積を余分
に使用する必要がないため、他の回路や配線を冗長に使
用することも可能となる。このpn接合容量は、液晶駆
動用トランジスタを作製する際に同時に作製されるので
、製造工程をなんら変える必要はない。したがって、歩
留りやコストの面からも非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の液晶表示装置を示し、第1図(a)は
平面図、第1図(b)は第1図(a)のA−A線の断面
図、第2図(a)〜(d)は本発明の液晶表示装置の構
造を形成するための工程を示す断面図、第3図は半導体
基板を用いた液晶表示装置の等価回路図、第4図は従来
の液晶表示装置を示し、第4図(a)は平面図、第4図
(b)は第4図(a)のB−B線の断面図である。 15・・・・・・半導体基板、 17・・・・・・データ信号線、 19・・・・・・スイッチング信号線、21・・・・・
・pn接合容量、 51・・・・・・液晶駆動用トランジスタ。 第1図 (b) 15  1  .121 □  ! 21  pnn接与容 量1、 !晶鳳1の吊トラノジス9 第2図 (C)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  画素電圧保持用キャパシタとしてpn接合容量を用い
    たことを特徴とする半導体基板を用いた液晶表示装置。
JP2136989A 1990-05-29 1990-05-29 半導体基板を用いた液晶表示装置 Pending JPH0431831A (ja)

Priority Applications (1)

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JP2136989A JPH0431831A (ja) 1990-05-29 1990-05-29 半導体基板を用いた液晶表示装置

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JP2136989A JPH0431831A (ja) 1990-05-29 1990-05-29 半導体基板を用いた液晶表示装置

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JPH0431831A true JPH0431831A (ja) 1992-02-04

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ID=15188181

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2136989A Pending JPH0431831A (ja) 1990-05-29 1990-05-29 半導体基板を用いた液晶表示装置

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JP (1) JPH0431831A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10268340A (ja) * 1997-03-26 1998-10-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
JP2003519394A (ja) * 1998-12-19 2003-06-17 キネティック リミテッド 能動半導体バックプレイン

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10268340A (ja) * 1997-03-26 1998-10-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 表示装置
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