JPS5921064A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JPS5921064A
JPS5921064A JP57074014A JP7401482A JPS5921064A JP S5921064 A JPS5921064 A JP S5921064A JP 57074014 A JP57074014 A JP 57074014A JP 7401482 A JP7401482 A JP 7401482A JP S5921064 A JPS5921064 A JP S5921064A
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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】 本発明は光電流を低減させる構造を有する半導体薄膜ト
ランジスタに関する。
近年、絶縁基板上に薄膜トランジスタを形成する研究が
活発に行なわれている。この技術は、安価な絶縁基板を
用いて薄形ディスプレイを実現するアクティブマトリッ
クスパネル、あるいは通常の半導体集積回路上にトラン
ジスタなどの能動素子を形成する三次元集積回路、ある
いは安価で高性能なイメージセンサ、あるいは高密度の
メモリなど、数多くの応用が期待されるものである。以
下、薄膜トランジスタをアクティブマトリックスパネル
に応用した場合を例に取って説明するが、本発明は薄膜
トランジスタの光電流が問題となる他の場合にも、全く
同様に適用することができる。これは、本発明の主旨が
、光電流を減少させるという薄膜トランジスタの本質的
な特性向上に関するものだからである。
薄膜トランジスタをアクティブマトリックスパネルに応
用した場合の液晶表示装置は、一般に、上側のガラス基
板と、下側の薄膜トランジスタ基板と、その間に封入さ
れた液晶とから構成されており、前記薄膜トランジスタ
基板上番こマトリックス状に配置された液晶駆動素子を
外部選択回路により選択し、前記液晶駆動素子に接続さ
れた液晶駆動電極に電圧を印加することにより、任意の
文字９図形、あるいは画像の表示を行なうものである。
前記薄膜トランジスタ基板の一般的な回路図−；：τ富
；ｔＭＪｌ！　）　９　ｙ　９　ｘ　：ｌ　Ｍ＆ｋ。、
、を駆動素子のマトリツ久ス状配置図である。図中の１
で囲まれた領域が表示値、域であり、その中に液晶駆動
素子２が７トリツクス状に配置されている。６は液晶駆
動素子２へのデータ信号ラインであり、４は液晶駆動素
子、２へのタイミング信号ラインである。液晶駆動素子
２の回路図を第１図（ｂ）に示す。５は薄膜トランジス
タであり、データのスイッチングを行なう。６はコンデ
ンサであり、データ信号の保持用として用いられる。こ
のコンデンサの容量としては、液晶自体の有する容量と
故意に設けた・ン亭ンサの容量を含むが、場合によって
は液晶の容量のみで構成されることもある。７は液晶パ
ネルであり、７−１は各液晶駆動素子に対応して形成さ
れた液晶駆動電極であり、７−２は上側ガラスパネルで
ある。
第２図は半導体薄膜を用いた従来のＮチャネル薄膜トラ
ンジスタの一般的な構造を示す断面図で・・ある。８は
ガラス、石英などの絶縁性透明基板５、．９．ｌＪ、多
結晶シリコンなどの半導体薄膜、１０は半導４薄膜中に
リンやヒ素などの不純物をドープして形成したソー・メ
領域、１１は同じく尤しイン領鳩、１２はゲート膜、１
３はゲート電ｉ、１４は層間絶縁膜、１５はソース電極
、１６はドレイン電極である。
このような薄膜トランジスタをアクティブマトリックス
パネルに応用する場合、薄膜□トランジスタは、液晶に
印加する電圧のデータをスイッチングするために用いら
れ、このとき薄膜１ランジスタに要求される特性は大き
く次の２種類に分類される。
（リ　￥Ｊ！）ランジスンをＯＮ状態にした時コンデン
サを充電させるために充分な電流を流すことがで、きこ
と。
（２）薄膜トランジスタをＯＦＦ状態にした時、極力、
電流が流れないこと。
（１）は、コンデンサへのデータの書き込み特性に関す
るものである。液晶の表示はコンデンサの電位により決
定されるため、短時間にデータを完壁に書き込むことが
できるように、薄膜トランジスタは充分大きい電流を流
すことができなくてはならない。この時の電流（以下、
ＯＮ電流という、）は、コンデンサの容量と、書き込み
時間とから定まり、そのＯＮ電流をクリアできるように
薄膜トランジスタを製造しなくてはならない。薄膜トラ
ンジスタの流すことができるＯＮ電流は、トランジスタ
のサイズ（チャネル長とチャネル幅）、構造、製造プル
セス、ゲート電圧、ドレイン電圧などに大きく依存する
。
（２）は、コンデンサに齋き込まれたデータの保持特性
に関するものである。一般に、書き込まれたデータは書
き込み時間よりもはるかに長い時間保持されなくてはな
らない。コンデンサの容量は、通常ＩＰＦ程度の小さい
値であるため、□・薄膜トランジスタがＯＦＦ状態の時
にわずかでもリーク電流（以下、０１Ｆ電流という。）
が流れると、ドレインの電位（すなわち、コンデンサの
電位）は急激にソースの電位に近づき、書き込まれたデ
ータは正しく保持されなくなってしまう。したがって、
ＯＦＦ電流はできる限り、小さくしなくてはならない。
また、薄膜トランジスタに光を照射すると、光によりキ
ャリアが励起され、半導体薄膜の伝導度が増大する。こ
のため、ＯＮ電流、０νＦ電流ともに増加する。特にｃ
ｚｚ”＠流の増加の割合が著しい。また光を照射するこ
とによる電流の増分（光電流）は、その光の照度に比例
する。したがって、明るい環境にあるほど、　Ｏ１ｌ’
ｌｌ’電流が増加し、前記の要求される特性が満たされ
なくなる。一般に液晶表示装置は明るい環境にあるほど
コントラストが向上し良好な表示特性が得られるが、ス
イッチング素子にこのような薄膜トラン・シスタを用い
る場合には、逆に明るいほど表示性能が低下することに
なる。　　　　゛ 第３図は、第２図に示した構造を有する薄膜トランジス
タの特性を示すグラフである。なお、このデータは本出
願人が実験を行なって得られた結果である。このグラフ
の横軸はソースに対するゲ−）電圧７°“　″。・縦軸
Ｇｔｌ’″″’７電流”＝“、。
である。ソースに対するドレイン電圧ｙｏｓ　　は４Ｖ
である。
図中、Ａの実線のグラフは光を照射しない時のドレイン
電流（暗電流）を示し、Ｂの破線のグラフは１万ルツク
スの光を照射した時のドレイン電流を示している。第３
図かられかるように、光を照射することによりＯＮｔ流
はほとんど増加りないが％０７１１’璽流は大幅に増加
している。このため、０Ｎ１０νｙ比がとれなくなり、
した□がって十分なトランジスタ特性が得られない。
本発明は、このような従来の薄膜トランジスタの欠点を
除去するものであり、その目的とするところは、光電流
を低減させる構造を有する薄膜トランジスタを提供する
ことである。１これを実現するために本発明では、半導
体薄膜を用い、ソース電極とドレイン電極とゲート電極
を備えた薄膜トランジスタにおいて、前記ソース電極あ
るいは前記ドレイン電極を延長すること番こより、前記
薄膜トランジスタのチャネル領域を被覆したことを特徴
左する薄膜トランジスタを提供す□る。以下、図を参照
しつつ、本発明の詳細な説明する。
第４図は本発明による薄膜トランジスタの構造を示す断
面図である。図中８〜１６の意味する内容は、第２図と
全く同様である。′第４図かられかるように、トランジ
スタのチャネル領域は延長曇れたソース電極により被覆
されている。したがってチャネル領域には全く光が入射
しない。ただしソース電極とドレイン電極の間隙１７か
らは光が入射するための、この間隙はできる限り狭いほ
うが望ましい。その間隙の幅はバターニング技術の限界
により決定される。しかし、間隙１７から入射する光は
、主にドレイン領域１１におけるキャリア生成に寄与す
るため、光電流の発生やこけほとんど関与しない。これ
は、通常、ドレイン領域１１の不純物濃度が非常に高く
、発生したキャリアのライフタイム及び移動度が小さい
ためである。したがって第４図に示すような構造を採用
することにより、光電流の発生を充分小さく抑制するこ
とができる。なお、第４図では、ソース電極を延長する
ことによりチャネル部を被覆する場合について示したが
５．ドレイン電極を延長することによりチャネル部を被
覆してもよい。この場合にも、上述した説明は同様に成
立する。□ また本発明では、ソーネ領域１０□あるいはドレイン領
域１１のうち一方は、チャネル領域と同様◆こ、電極で
被覆されるため、光が入射する領域は、ソース領域ある
いはドレイン領域のうちの一方のみとなる。したがって
、チャネル領域のみを遮光材で被覆した場合に比べて、
さらに光電流を減少せしめることが可能となる。しかも
、そのような構造を実現するために、特別な製造工程を
必要としない。すなわち、ソース電極あるいはドレイン
電極のパターンを変更するだけで、従来の製造工程を何
ら変更する必要はない。
第５図は、第４図に示した＊ａを有する薄膜トランジス
タの特性を示すグラフ÷ある。このデータも本出願が実
験を行ない得られた結果である。
種々のパラメータは第３図の場合と同様である。
図中、Ｏの実線のグラフは光を照射しない時のドレイン
電流（暗電流）を示し、Ｄの破線のグラフは１万ルツク
スの光を照射した時のドレイン電流を示している。０の
グラフは、第３図のＡのグラフに一致する。第５図から
れかるように、光電流の発生は非常にわずかであり、１
万ルツクスの光を照射しても０］１１’？ｉ流はＩＰＡ
程度しか増加しない。このＯＩＦ？電流のわずかな増分
は、前述したように、主にソース電極とドレイン電極の
間隙から入射した光の効果によるものである。なお、ド
レイン電極を延゛長することによりチャネル部を被覆す
る構造の薄膜トランジスタでも、全く同様の結果が得ら
れる。
以上、述べたように、本発明は光電流を大幅に低減せし
めるという優れた効果を有する薄膜トランジスタを提供
するものである。
【図面の簡単な説明】
第１図ＣＢ）Ｃｈ）は薄膜トランジスタをアクティブマ
トリックスパネルに応用した場合の一般的な回路図であ
る。 第２図は牛導体簿膜を用、いたＮチャネル薄膜トランジ
スタの一般的な構造を示す断面図である。 第３図は従来の薄膜トランジス？の特性を示すダラ７で
ある。 第４図は、本発明によ条′＃膜トランジスタの構造を示
す断面図である。 第５図は、本発明による薄膜トランジスタの特性を示す
グラフである。 以　　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士　最上　　務 ０υ （ａ−、） （ト２ ７　　　　　　　・ 第２図 −１０Ｑ　　１０　２０　　ａＯ Ｖ４Ｓ　（ｖｏｌｔ　） 第３４

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　半導体薄膜を用い、ソース電極とドレイン電
    極とゲート電極を備えた薄膜トランジスタにおいて、前
    記ソース電極あるいは前記ドレイン電極のうち一方を延
    長することにより、前記薄膜トランジスタのチャネル領
    域を被覆したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
JP57074014A 1982-04-30 1982-04-30 液晶表示装置 Granted JPS5921064A (ja)

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