JPH0532834Y2

JPH0532834Y2 -

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Publication number: JPH0532834Y2
Application number: JP1984196948U
Authority: JP
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1984-12-28
Publication date: 1993-08-23
Anticipated expiration: 1999-12-28
Also published as: JPS61114424U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」この考案は薄膜トランジスタをスイツチング制
御して表示電極を選択的に表示するようにした液
晶表示素子、特に薄膜トランジスタの半導体層と
してアモルフアスシリコンを用いた液晶表示素子
に関する。

「従来の技術」従来のこの種の液晶表示素子は例えば第６図に
示すようにカラスのような透明基板１１及び１２
が近接対向して設けられ、その周縁部にはスペー
サ１３が介在され、これら透明基板１１，１２間
に液晶１４が封入されている。一方の透明基板１
１の内面に表示電極１５が複数形成され、これら
各表示電極１５に接してそれぞれスイツチング素
子として薄膜トランジスタ１６が形成され、その
薄膜トランジスタ１６のドレインは表示電極１５
に接続されている。これら複数の表示電極１５と
対向して他方の透明基板１２の内面に透明な共通
電極１７が形成されている。

表示電極１５は例えば画素電極であつて第３図
に示すように、透明基板１１上に正方形の表示電
極１５が行及び列に近接配列されており、表示電
極１５の各行配列と近接し、かつこれに沿つてそ
れぞれゲートバス１８が形成され、また表示電極
１５の各列配列と近接してそれに沿つてソースバ
ス１９がそれぞれ形成されている。これら各ゲー
トバス１８及びソースバス１９の交差点において
薄膜トランジスタ１６が設けられ、各薄膜トラン
ジスタ１６のゲートは両バスの交差点位置におい
てゲートバス１８に接続され、各ソースはソース
バス１９にそれぞれ接続され、更に各ドレインは
表示電極１５に接続されている。

これらゲートバス１８とソースバス１９との各
一つを選択してそれら間に電圧を印加し、その電
圧が印加された薄膜トランジスタ１６のみが導通
し、その導通した薄膜トランジスタ１６のドレイ
ンに接続された表示電極１５に電荷を蓄積して表
示電極１５と共通電極１７との間の液晶１４の部
分においてのみ電圧を印加し、これれによつて表
示電極１５の部分のみを光透明或は光遮断とする
ことによつて選択的な表示を行う。この表示電極
１５に蓄積した電荷を放電させることによつて表
示を消去させることができる。

薄膜トランジスタ１６は従来においては例えば
第４図及び第５図に示すように構成されていた。
即ち透明基板１１上に表示電極１５とソースバス
１９とがITOのような透明導電膜によつて形成さ
れ、表示電極１５及びソースバス１９の互に平行
近接した部分間にまたがつてアモルフアスシリコ
ンのような半導体層２１が形成され、更にその上
に窒化シリコンなどのゲート絶縁膜２２が形成さ
れる。このゲート絶縁膜２２上において半導体層
２１を介して表示電極１５及びソースバス１９と
それぞれ一部重なつてゲート電極２３が形成され
る。ゲート電極２３の一端はゲートバス１８に接
続される。このようにしてゲート電極２３とそれ
ぞれ対向した表示電極１５、ソースバス１９はそ
れぞれドレイン電極１５ａ、ソース電極１９ａを
構成し、これら電極１５ａ，１９ａ、半導体層２
１、ゲート絶縁膜２２、ゲート電極２３によつて
薄膜トランジスタ１６が構成される。ゲート電極
２３及びゲートバス１８は同時に形成され、例え
ば、アルミニユウムにより構成される。

「考案が解決しようとする問題点」このアモルフアスシリコンを使つた薄膜トラン
ジスタにおいては、半導体層２１は光吸収効率及
び光導電効果が比較的大きい、従つて液晶表示素
子の表示用の光或は外来光が半導体層２１に入射
されてその抵抗値が下り、スイツチング特性のオ
ン、オフ比が悪いものとなる。このような点によ
り従来において例えば第６図に示すように薄膜ト
ランジスタ１７の形成に当つて、その半導体層２
１と対向する部分において透明基板１１上に予め
遮光層２５を形成し、その遮光層２５上にSiO₂
などのような透明絶縁膜２６を形成し、その上に
表示電極１８、ソースバス１９や半導体層２１を
形成していた。

この場合遮光層２５としてはクロームなどの金
属が用いられており、従つてこの遮光層２５と表
示電極１５、ソースバス１９とを絶縁するため絶
縁膜２６が設けられており、しかもこれら遮光層
２５とドレイン電極１８ａ、ソース電極１９ａと
の間の静電容量を小さくするために、絶縁膜２６
の膜厚を厚くする必要があり、それだけ製造時に
おいて製造行程が長くなり、歩留まりが悪くなる
欠点があつた。

「問題点を解決するための手段」この考案によれば遮光層としてアモルフアスシ
リコンを含む化合物半導体を用い、この化合物半
導体はアモルフアスシリコンよりもエネルギーバ
ンドギヤツプが狭く、しかも比抵抗が同程度以上
のものとされ、従つてこの遮光層上に、薄膜トラ
ンジスタにおけるアモルフアスシリコンの半導体
層を直接接して形成することができる。つまり従
来における遮光層と薄膜トランジスタとの間にお
ける絶縁膜２６を省略することができ、しかもそ
の省略によつてアモルフアスシリコンを含む化合
物半導体を用いるため、遮光層の形成と連続して
薄膜トランジスタのアモルフアスシリコンの半導
体層を形成することもできる。

「実施例」第１図にこの考案による液晶表示素子の要部で
ある薄膜トランジスタ部分の実施例を示し、第１
図において第６図と対応する部分には同一符号を
付けてある。この考案では遮光層２７が設けられ
るが、この遮光層２７はアモルフアスシリコンを
含む化合物半導体であつて、その遮光層２７上に
薄膜トランジスタのアモルフアスシリコン半導体
層２１が直接接して形成されており、更にその上
にゲート絶縁膜２２、ゲート電極２３が順に形成
されている。またこの例ではドレイン電極１８
ａ、ソース電極１９ａは遮光層２６及び半導体層
２１の側面と接触して形成されている。つまり遮
光層２６と半導体層２１、更に必要に応じてゲー
ト絶縁膜２２、ゲート電極２３となるべき各材料
層を順次形成した後、フオトエツチングによつて
同一パターンとしてこれら層を蝕刻して遮光層２
６、半導体層２１、更にゲート絶縁膜２２、ゲー
ト電極２３を形成し、その後、表示電極１８、ソ
ース電極１９を形成した場合である。

この遮光層２７はアモルフアスシリコンを含む
化合物半導体であつて、半導体層２１のアモルフ
アスシリコンよりもエネルギーバンドギヤツプが
狭く、かつ比抵抗が同程度以上のものとされる。
例えばアモルフアスシリコンゲルマニウム或はア
モルフアスシリコン錫などの化合物半導体が用い
られ、これらのエネルギーバンドギヤツプはＥ＝
1.0乃至1.7エレクトロンボルトであり、アモルフ
アスシリコン半導体層２１のエネルギーバンドギ
ヤツプＥは1.7乃至2.0エレクトロンボルトであ
り、これらより小さなものとされる。

遮光層２７はプラズマ化学的気相成長法（いわ
ゆるプラズマCVD法）により形成することがで
き、そのガス源としてSiH₄とGeH₄を用いてその
モル比を適当に変えてアモルフアスシリコンゲル
マニウムの二元化合物半導体層を得ることがで
き、その場合シリコンとゲルマニウムとは原子量
0.8：0.2程度とされる。これらは気相成長のモル
比を適当に選ぶことによつて変えることができ、
一般にはこの0.8：0.2よりもゲルマニウムを多く
する。またアモルフアスシリコン錫の場合は
SiH₄とSn（CH₃）₄をそのモル比を適当に選んで、
つまり、気体流量を制御して二元化合物半導体と
することができる。何れの場合もアモルフアスシ
リコン半導体層２１の比抵抗10⁸乃至10¹²Ω−cm
と同程度のものとすることができる。これらアモ
ルフアスシリコンゲルマニウム或はアモルフアス
シリコン錫などの遮光層となる層を形成し、連続
してアモルフアスシリコン層を、つまり半導体層
２１となるべき層を形成することができる。

「考案の効果」以上述べたこの考案による液晶表示素子におい
ては、薄膜トランジスタとしてアモルフアスシリ
コン半導体層を用いており、安価に薄く構成する
ことができる。しかも遮光層２７の存在によつて
半導体層２１に向う光は遮光層２７により吸収さ
れて半導体層２１の光吸収が少くなり、半導体層
２１の導電度が大きくなるおそれがなく、このた
め薄膜トランジスタのスイツチのオン、オフ比が
大きなものとなる。また遮光層２７は半導体層２
１と同程度の比抵抗を持つており、従つて遮光層
２７とドレイン電極１８ａ、ソース電極１９ａと
の間に絶縁膜を形成する必要がなく、その製造工
程が簡単であり、特にこの遮光層２７を形成し、
そのまま連続して半導体層２１を形成することが
でき、更にこれらとゲート絶縁膜２２やゲート電
極２３を共通のマスクでエツチングすることもで
き、製造工程は第６図に示した従来のものと比べ
て頗る簡単なものとすることが可能である。しか
も遮光層２７と電極１８ａ，１９ａとの間の静電
容量の問題もなくなる。またアモルフアスシリコ
ンの化合物半導体によれば光吸収性が強いため遮
光層２７の厚さは比較的薄くてもよく、それだけ
製造が容易である。

なお透明基板１１の材料によつては、例えばソ
ーダガラスの場合などは透明基板１１上にNa⁺を
阻止する絶縁層を形成し、その上に薄膜トランジ
スタ１７を形成してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案による液晶表示素子に用いら
れる薄膜トランジスタの一例を示す断面図、第２
図は液晶表示素子の一般的構成の一部を示す断面
図、第３図はゲートバス及びソースバスと薄膜ト
ランジスタと表示電極との関係を示す等価回路
図、第４図は第３図の液晶表示素子の平面図、第
５図はそのAA線断面図、第６図は従来の液晶表
示素子に用いられる薄膜トランジスタの断面図で
ある。１１，１２……透明電極、１４……液晶、１５
……表示電極、１６……共通電極、１５ａ……ド
レイン電極、１９……ソースバス、１９ａ……ソ
ース電極、２１……アモルフアスシリコン半導体
層、２２……ゲート絶縁膜、２３……ゲート電
極、２７……遮光層。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】２枚の透明基板の間に液晶が封入され、その一
方の透明基板の内面に複数の表示電極が形成さ
れ、その表示電極にドレイン電極が接続されて薄
膜トランジスタがその透明基板に形成された液晶
表示素子において、上記薄膜トランジスタのソース電極及びドレイ
ン電極はそのゲート電極よりもその薄膜トランジ
スタが形成された透明基板側に形成され、上記薄膜トランジスタの半導体層はアモルフア
スシリコンで構成され、そのアモルフアスシリコン半導体層と上記薄膜
トランジスタが形成された透明基板との間にアモ
ルフアスシリコン半導体層と接して、そのアモル
フアスシリコンのエネルギーバンド幅よりもエネ
ルギーバンド幅が狭く、且つ比抵抗が上記アモル
フアスシリコン半導体層と同程度以上のアモルフ
アスシリコンを含む化合物半導体から成る遮光層
が形成されていることを特徴とする液晶表示素
子。