JPH08204196A - アクティブマトリクス回路および電気光学装置 - Google Patents
アクティブマトリクス回路および電気光学装置Info
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Abstract
素子として用いたアクティブマトリクス回路において、
表示電極の面積比率(開口率)を向上させ、また、TF
Tに光が当たることによってTFTの特性が低下するこ
とを防止する。 【構成】 TFTのチャネルをソース線の下に設けるこ
とにより、光を遮る面積を低減する。また、このように
TFTのチャネル上にソース線が重ねられているため
に、TFTの上方から入射する光はソース線で遮られ
て、TFTには達しないので、TFT特性が外光によっ
て低下することが防止できる。
Description
気光学装置に用いられる薄膜トランジスタ(TFT)を
スイッチング素子として有するアクティブマトリクス回
路もしくは該アクティブマトリクス回路を用いた電気光
学装置に関する。
極への信号の伝達をトランジスタやダイオード等のアク
ティブ素子を用いてスイッチングして、画像を表示する
という方法で、画像表示能力に優れるため、フラット・
パネル・ディスプレー(FPD)の中心技術として注目
されている。中でも、スイッチング素子としてTFTを
もちいたものにおいては、極めて良好な画像が表示で
き、パソコンや投影(プロジェクター)表示装置に使用
して市販されている。
は、1枚の基板の上に、TFTのゲイト電極を制御する
ための複数のゲイト線(ゲイトバスラインともいう)と
TFTのソースに接続して、画像情報を伝達するための
複数のソース線(ソースバスラインともいう)とを概略
直交して形成せしめたものである。各ゲイト線とソース
線との交点には1つ以上の画素電極が設けられ、画素電
極はTFTのドレインと接続されている。
る基板にも電極が形成され、これには通常、一様な電圧
が印加される。そして、アクティブマトリクス回路と対
向基板の間には適当な電気光学応答性を有する材料、例
えば、液晶が挟持される。アクティブマトリクス回路に
おいて、ゲイト線に信号を印加して、TFTをON状態
として、ソース線に何らかの信号を送るとTFTを通っ
た信号(電荷)が画素電極に印加される。この状態で、
ゲイト線の信号をOFFにすると、画素電極に保持され
た電荷はTFTを通って戻ることができないので、次に
ゲイト線にONの信号が印加されるまで保持されること
となる。(厳密には、さまざまなルートを通って、電荷
は漏出する。)
ブマトリクス回路には、TFTやソース線、ゲイト線が
形成されているため、これらが光を透過するのを妨げて
いた。すなわち、全面積のうち、画像表示に使用できる
面積比(開口率という)は小さいものであった。典型的
には30〜60%であった。特に、強力な光源をアクテ
ィブマトリクス回路に照射する投影型表示装置において
は、開口率が小さいということは、入射された光の多く
がTFTや液晶材料等に吸収されて、これらが発熱し、
その特性の劣化をもたらす原因となった。本発明はこの
ような問題に鑑みてなされたものであり、開口率の向上
を図るものである。
ネルを覆って、ソース線を設けたことを特徴とする。本
発明においては、TFTは、基板上に薄膜半導体領域、
ゲイト線(ゲイト電極)、層間絶縁物、ソース線の順に
積層されたトップゲイト型のものでも、基板上にゲイト
線(ゲイト電極)、薄膜半導体領域、層間絶縁物、ソー
ス線の順に積層されたボトムゲイト型のものでもよい。
ただし、通常のアクティブマトリクス回路においてボト
ムゲイト型TFTを用いる場合には、層間絶縁物を設け
ないのであるが、本発明においては、チャネルとソース
線との絶縁をおこなうために、層間絶縁物が必要であ
る。
回路におけるTFTの配置例を示す。ゲイト線19とソ
ース線21は概略直交して配置されているが、ゲイト線
から支線20をだして、これを薄膜半導体領域に重ねる
ことにより、TFTのゲイト電極として利用する。薄膜
半導体領域の一端では画素電極22とコンタクト25を
形成し、他の一端ではソース線とコンタクト24を形成
する。
る部分がチャネル23であり、これは、図9、図10に
示されるようにソース線21からは離れて形成されてい
た。このようにゲイト線の支線20を形成することはT
FTの専有面積を増大させ、開口率を低下させる一因で
あった。
るものは設けず、また、チャネルをソース線の下に設け
ることにより、TFTの専有面積を低下させ、開口率を
向上させることができる。また、TFTのチャネルは光
の影響を受けやすく、通常はTFT素子全体を覆って、
さらに遮光膜を形成するため、より開口率が低下するの
であるが、本発明においてはチャネルを覆ってソース線
が設けられて、これが外光を遮蔽するため、特に遮光膜
を形成する必要もなく、開口率の向上には極めて有効で
あった。
路は投影型表示装置には極めて有効であった。すなわ
ち、投影型表示装置では、前述の通り、高い開口率が要
求されることに加えて、強力な光源が照射されるために
TFTの遮光対策が絶対に必要であったからである。本
発明においては、ソース線の情報より投影用光源が照射
される構造とすれば、TFTのチャネルがソース線によ
って確実に遮光されるので問題はなかった。以下に実施
例を示し、さらに詳細に本発明を説明する。
もしくは、基板上に適当な下地絶縁膜を形成した絶縁表
面1の上に、図1に示すようなコンタクト形成用パッド
部3、5とその間のチャネル形成部4を有する厚さ10
0〜1500Å、例えば、800Åの島状薄膜シリコン
領域2を形成した。シリコン領域はアモルファスシリコ
ンでも多結晶シリコンでもよい。(図1)
イト絶縁膜6を成膜した。さらに、燐を適量混入させ
て、導電性を良くした多結晶シリコン膜を3000Åの
厚さに減圧CVD法で成膜し、これをエッチングして、
ゲイト線7を形成した。ゲイト線には、多結晶シリコン
以外にもアルミニウムやタンタル等の金属材料を用いて
もよい。特にアルミニウムを用いるとゲイト線のシート
抵抗を下げる上で有効であった。(図2)
状シリコン領域2に、ゲイト線7をマスクとして自己整
合的に不純物(ここでは燐)を注入し、不純物領域8
(ソース)、9(ドレイン)を形成した。この際には、
ゲイト電極の下部には不純物領域が形成されず、チャネ
ル4となる。ドーピング後は適切な手段(例えば、熱ア
ニールやレーザーアニール等)によって、ドーピングさ
れた不純物の活性化をおこなってもよかった。(図3)
膜もしくは窒化珪素膜10を2000〜10000Å、
例えば、5000Åの膜厚で成膜した。このようにして
第1の層間絶縁物を形成した。そして、これにシリコン
領域のコンタクト用パッド3に達するコンタクトホール
11を形成した。(図4)
さにスパッタリング法によって成膜し、これをエッチン
グして、ソース線12を形成した。先の工程によって形
成されたコンタクトホール11においてソース線12は
ソース8とコンタクトを形成した。(図5)
ば、000Åの窒化珪素膜もしくは酸化珪素膜によって
第2の層間絶縁物13を形成し、これに、島状シリコン
領域のコンタクト用パッド5に達するコンタクトホール
を形成した。そして、スパッタ方によって厚さ1000
ÅのITO膜を堆積し、これをエッチングして、画素電
極14を形成した。(図6) 本実施例では、図7に示すように、TFTのチャネルの
方向(ソースからドレインへ向かう方向)はソース線と
平行である。これは、図10に示される従来のTFTに
比較して特徴的である。
4がソース線12の下に位置するため、従来のTFTと
は異なり、チャネル4に隣接するソースやドレインの一
部がソース線と重なって寄生容量が生じる。このうち、
アクティブマトリクス回路の動作において問題となるの
は、ドレイン9とソース線12との間に形成される寄生
容量15である。しかしながら、図6から明らかなよう
に、ドレイン9とソース線12とは第1の層間絶縁物1
0によって隔てられていること、および、重なりの生じ
る部分の島状シリコン領域の幅を十分に狭くできるこ
と、さらには、当該重なりは画素電極14の面積に比較
して十分に小さいこと、等の理由から画像表示に大きな
影響を及ぼすことはない。
工程については、実施例1と同様とした。本実施例で
は、島状シリコン領域を概略コの字型もしくはU字型に
形成し、これを横断してゲイト線を形成した。このた
め、2つのチャネル(すなわち、TFT)16、17が
形成された。そして、島状シリコン領域の一端をソース
線とコンタクトさせるとともにチャネル16上にソース
せん形成した。他の一端は画素電極とコンタクトさせ
た。
例では、1画素に2つの直列のTFTが形成された構造
となる。この構造では画素からの漏洩電流が低減できる
ことが知られている(特公平3−38755)が、本実
施例では、従来のようなゲイト線から支線を設ける必要
がないので、よりTFTの専有面積を小さく、開口率を
向上させることができる。本実施例でも、左側のTFT
のドレイン(右側のTFTのソースでもある)とソース
線との間に重なり(寄生容量)18が生じるが、本実施
例では、実施例1の場合と比較して、寄生容量18と画
素電極の間にTFTが1つ挿入されているので、さら
に、その影響は限定されたものとなる。(図8)
回路の開口率を向上させることができ、よって、これを
用いた電気光学装置の表示特性を向上させることができ
た。このように、本発明は工業上有益である。
Claims (5)
- 【請求項1】 薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチ
ング素子として有するアクティブマトリクス回路におい
て、 各画素に設けられた少なくとも1つのTFTのチャネル
はソース線によって覆われていることを特徴とするアク
ティブマトリクス回路。 - 【請求項2】 薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチ
ング素子として有するアクティブマトリクス回路におい
て、 概略直交したソース線とゲイト線の交点に設けられた画
素電極と、 該画素電極およびソース線とコンタクトを有する薄膜半
導体領域と、を有し、 該薄膜半導体領域における前記画素電極とのコンタクト
と、前記ソース線とのコンタクトとの間にゲート線が存
在することを特徴とする請求項1のアクティブマトリク
ス回路。 - 【請求項3】 各画素に少なくとも2つの薄膜トランジ
スタ(TFT)をスイッチング素子として有するアクテ
ィブマトリクス回路において、 前記画素電極およびソース線とコンタクトを有する概略
コの字もしくはU字型の薄膜半導体領域を有し、 該薄膜半導体領域の少なくとも2か所をゲート線が横断
していることを特徴とする請求項1のアクティブマトリ
クス回路。 - 【請求項4】 請求項1乃至3において、TFTのチャ
ネルとソース線の間には、ゲイト線が設けられているこ
とを特徴とするアクティブマトリクス回路。 - 【請求項5】 薄膜トランジスタ(TFT)をスイッチ
ング素子として有するアクティブマトリクス回路を用い
た投影(プロジェクター)型電気光学装置において、 該アクティブマトリクス回路の各画素に設けられた少な
くとも1つのTFTのチャネルはソース線によって覆わ
れていること、と該アクティブマトリクス回路を形成し
た基板の上方より投影用の光線を入射させることを特徴
とする電気光学装置。
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