JPWO2011135873A1 - シフトレジスタおよび表示装置 - Google Patents

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Abstract

シフトレジスタ段の第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極(Tr4s、Tr4d)の少なくとも一方に対して、上記第1のトランジスタのゲート電極(Tr4g)と反対側で膜厚方向に対向する容量電極(CAPm)を備えている。容量電極(CAPm)と、容量電極(CAPm)に対向するいずれか一方のソース/ドレイン電極(Tr4s、Tr4d)とのいずれか一方は、シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されている。

Description

本発明は、表示パネルのゲートドライバなどに用いられるシフトレジスタの回路パターンレイアウトに関する。
近年、ゲートドライバを液晶パネル上にアモルファスシリコンで形成しコスト削減を図るゲートモノリシック化が進められている。ゲートモノリシックは、ゲートドライバレス、パネル内蔵ゲートドライバ、ゲートインパネルなどとも称される。
図15に、特許文献1に記載されたこのようなゲートモノリシック技術によって形成されるゲート駆動部400のブロック図を示す。
当該ゲート駆動部400は、それぞれがゲート線に対応して連結されたステージ410が、複数縦続接続された構成をなす。各ステージ410はセット端子S、ゲート電圧端子GV、一対のクロック端子CK1・CK2、リセット端子R、そしてゲート出力端子OUT1およびキャリー出力端子OUT2を有している。
各ステージ、例えば、j番目ステージSTjのセット端子Sには前段ステージSTj−1のキャリー出力、つまり、前段キャリー出力Cout(j−1)が入力され、リセット端子Rには後段ステージSTj+1のゲート出力、つまり、後段ゲート出力Gout(j+1)が入力される。クロック端子CK1・CK2にはクロック信号CLK1・CLK2が入力され、ゲート電圧端子GVにはゲートオフ電圧Voffが入力される。ただし、1番目ステージSTjのセット端子Sには走査開始信号STVが入力される。
ゲート出力端子OUT1はゲート出力Gout(j)を出力し、キャリー出力端子OUT2はキャリー出力Cout(j)を出力する。
次に、図16に、ステージ410の構成を示す。
ステージ410は、入力部420、プルアップ駆動部430、プルダウン駆動部440及び出力部450を含んでいる。
この構成のステージ410の動作を簡単に説明すると、前段キャリー出力Cout(j−1)がHighのときにプルアップ駆動部430のトランジスタM4がON状態となってキャパシタC3が充電されて接続点J1がHighになる。このとき出力部450のトランジスタM10・M11がON状態となるが、クロック信号CLK1がHighのときにブートストラップ容量であるキャパシタC3を介して接続点J1の電位が突き上げられるため、ゲート出力Gout(j)およびキャリー出力Cout(j)として十分なHighが得られる。後段ゲート出力Gout(j+1)がHighになると、トランジスタM5・M13がON状態となって接続点J1・J2をLowにリセットする。
その他の、入力部420、プルアップ駆動部430、および、プルダウン駆動部440の構成は、接続点J1・J2を適切にHighあるいはLowに保つための回路である。
次に、図17に、トランジスタM10のパターンレイアウトを示す。トランジスタM10はゲート出力Gout(j)を行うトランジスタであるので、大きなゲート幅(チャネル幅)を要する。従って、一対のドレイン/ソース電極となる入力電極73と出力電極75とがそれぞれくし歯状に構成されて互いに噛み合うように配置される。
くし歯状の入力電極73はそれぞれ入力信号線連結部72に接続されている。入力信号線連結部72には入力信号線70aが接続されている。くし歯状の出力電極75はそれぞれ出力信号線連結部76に接続されている。出力信号線連結部76は出力電極拡張部79に接続されている。
そして、トランジスタM10のゲートとソースとの間にキャパシタC3を形成するために、ゲート電極である制御電極125と出力電極拡張部79とが互いに膜厚方向に対向するように配置される。さらに、制御電極125との間に出力電極拡張部79を膜厚方向に挟むように補助電極83が配置され、制御電極125と補助電極83とは接触孔183を介して互いに接続されている。
出力電極拡張部79は接触孔186を介して連結補助部材84に接続されている。連結補助部材84には出力信号線70bが接続されている。連結補助部材84はさらに接触孔188を介して連結部129に接続されている。連結部129にはゲート線121が接続されている。
日本国公開特許公報「特開2005−352455号公報(公開日:2005年12月22日)」 日本国公開特許公報「特開平11−190857号公報(公開日:1999年7月13日)」
特許文献1のキャパシタC3は、図17の説明に記載したように、出力トランジスタであるトランジスタM10の領域に隣接する領域に、制御電極125と出力電極拡張部79と補助電極83とが膜厚方向に絶縁膜を介して積層された構成をなす。これにより、図18に示すように、出力電極拡張部79に相当するソースメタル102と制御電極125に相当するゲートメタル101とが膜厚方向に対向することにより形成される容量C101と、ソースメタル102と補助電極83に相当する画素電極層103とが膜厚方向に対向することにより形成される容量C102とが並列に接続されて、キャパシタC3に相当するブートストラップ容量が形成される。
しかしながら、出力トランジスタはゲート幅が非常に大きいことから素子サイズが非常に大きいため、ブートストラップ容量として機能させるキャパシタC3の素子面積も相応に大きくなる。従って、このような大面積の容量を大面積の出力トランジスタに隣接して設けると、表示パネルの額縁面積が増大してしまう。
このように、従来のゲートモノリシック技術により形成されるシフトレジスタには、出力トランジスタに接続されるブートストラップ容量が大面積を要し、表示パネルの額縁面積を増大させてしまうという問題があった。或いは、十分なブートストラップ容量を形成することができずに、シフトレジスタ段の安定した駆動ができないという問題があった。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタ、およびそれを備えた表示装置を実現することにある。
本発明のシフトレジスタは、上記課題を解決するために、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、2つのソース/ドレイン電極の少なくとも一方に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極を備えた第1のトランジスタを備えており、
上記容量電極と、上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極とのいずれか一方は、上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
上記の発明によれば、第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間に、ある容量を形成する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、ほぼアクティブ領域と膜厚方向に対向する領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。
以上により、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタを実現することができるという効果を奏する。
また、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタである場合には、以下の効果を奏する。すなわち、十分なブートストラップ容量を形成することができ、シフトレジスタ段の安定した駆動が可能になるという効果、また、第1のトランジスタのゲート電極と、第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間にブートストラップ容量などの容量を追加する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、ほぼアクティブ領域と膜厚方向に対向する領域を用いて追加することが可能になるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、上記課題を解決するために、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、第1のトランジスタであって、
他の素子から上記第1のトランジスタのゲート電極および2つのソース/ドレイン電極のうちの一電極に接続される第1の配線と、さらなる他の素子から上記第1のトランジスタの上記ゲート電極および上記2つのソース/ドレイン電極のうちの異なる一電極に接続される第2の配線とが互いに膜厚方向に対向して配置された、上記第1のトランジスタを備えており、
上記第1の配線と上記第2の配線とには、互いに異なるメタル層が用いられていることを特徴としている。
上記の発明によれば、既設の異なる配線領域を互いに対向配置することによって第1のトランジスタに容量を追加することが可能になる。
これにより、第1のトランジスタの任意の電極間に容量を追加する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、既設の配線領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。
以上により、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタを実現することができるという効果を奏する。
また、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタである場合には、十分なブートストラップ容量を形成することができ、シフトレジスタ段の安定した駆動が可能になるという効果を奏する。
また、配線のメタル層をそのまま容量の追加に用いることができるため、メタル層の加工に用いるフォトマスクでパターン形成が可能となってプロセス工程の複雑化を伴うことがないとともに、容量電極材料を新規に追加する必要がないという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、上記課題を解決するために、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
ソース/ドレインメタル層を用いて形成されている第3の配線が上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されており、
上記第3の配線が、ゲートメタル層と上記ゲートメタル層に接続された第1の電極との間に、上記ゲートメタル層と上記第1の電極との両方に膜厚方向に対向する領域を有するように配置されていることを特徴としている。
上記の発明によれば、第3の配線がゲートメタル層と第1の電極との間に配置されて両者との間の容量を追加することが可能になる。第3の配線がゲートメタル層と第1の電極との間に配置されているので、ゲートメタル層および第1の電極に伝搬される電界ノイズが第3の配線を介して出力トランジスタの制御電極に伝搬されにくくなる。従って、シフトレジスタ段の誤動作を抑制するために必要な制御電極の容量が小さくてすむため、シフトレジスタが省面積化されるという効果を奏する。また、シフトレジスタが省面積化されることにより、額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、以上のように、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、2つのソース/ドレイン電極の少なくとも一方に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極を備えた第1のトランジスタを備えており、
上記容量電極と、上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極とのいずれか一方は、上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されている。
また、本発明のシフトレジスタは、以上のように、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、第1のトランジスタであって、
他の素子から上記第1のトランジスタのゲート電極および2つのソース/ドレイン電極のうちの一電極に接続される第1の配線と、さらなる他の素子から上記第1のトランジスタの上記ゲート電極および上記2つのソース/ドレイン電極のうちの異なる一電極に接続される第2の配線とが互いに膜厚方向に対向して配置された、上記第1のトランジスタを備えており、
上記第1の配線と上記第2の配線とには、互いに異なるメタル層が用いられている。
また、本発明のシフトレジスタは、以上のように、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
ソース/ドレインメタル層を用いて形成されている第3の配線が上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されており、
上記第3の配線が、ゲートメタル層と上記ゲートメタル層に接続された第1の電極との間に、上記ゲートメタル層と上記第1の電極との両方に膜厚方向に対向する領域を有するように配置されている。
以上により、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタを実現することができるという効果を奏する。
本発明の実施形態を示すものであり、第1実施形態におけるパターンレイアウトを説明する平面図である。 第1実施形態におけるコンタクト部のパターンレイアウトを説明する図であって、(a)はコンタクト部の平面図、(b)は(a)のA−A’線断面図である。 第1実施形態におけるコンタクト部の接続関係を示す斜視図である。 第1実施形態における第1の変形例のパターンレイアウトを説明する平面図であって、(a)は第1例の平面図、(b)は第2例の平面図である。 第1実施形態における第2の変形例のパターンレイアウトを説明する図であって、(a)はコンタクト部の平面図、(b)は(a)のB−B’線断面図である。 第1実施形態における第3の変形例のパターンレイアウトを説明する図であって、(a)は大きな厚みの絶縁膜を用いた容量の断面図、(b)は小さな厚みの絶縁膜を用いた容量の断面図である。 第1実施形態における第4の変形例のコンタクト部のパターンレイアウトを説明する図である。 第1実施形態における第5の変形例のコンタクト部の接続関係を示す図であって、(a)はコンタクト部の斜視図、(b)はコンタクト部の平面図および断面図である。 本発明の実施形態を示すものであり、第2実施形態におけるパターンレイアウトを説明する平面図である。 本発明の実施形態を示すものであり、第3実施形態におけるパターンレイアウトの一部を説明する斜視図である。 本発明の実施形態を示すものであり、表示装置の構成を示すブロック図である。 図11の表示装置に備えられるシフトレジスタの構成を示すブロック図である。 図12のシフトレジスタの各シフトレジスタ段を説明する図であって、(a)はシフトレジスタ段の回路図、(b)はシフトレジスタ段の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態を示すものであり、第1のトランジスタを説明する図であって、(a)は第1のトランジスタが出力トランジスタである場合の例を示す回路図、(b)は第1のトランジスタが出力トランジスタとは異なるトランジスタである場合の第1の例を示す回路図、(c)は第1のトランジスタが出力トランジスタとは異なるトランジスタである場合の第2の例を示す回路図である。 従来技術を示すものであり、シフトレジスタの構成を示すブロック図である。 図15のシフトレジスタ段の構成を示す回路図である。 図15のシフトレジスタ段のパターンレイアウトを示す平面図である。 従来技術を示すものであり、ブートストラップ容量が構成された箇所の接続関係を示す斜視図である。
本発明の実施形態について図1〜図14を用いて説明すれば、以下の通りである。
図11に、本実施形態に係る表示装置である液晶表示装置11の構成を示す。
液晶表示装置11は、表示パネル12、フレキシブルプリント基板13、および、コントロール基板14を備えている。
表示パネル12は、ガラス基板上にアモルファスシリコンを用いたTFTを用いて表示領域12a、複数のゲートバスライン(走査信号線)GL…、複数のソースバスライン(データ信号線)SL…、および、ゲートドライバ(走査信号線駆動回路)15が作り込まれたアクティブマトリクス型の表示パネルである。多結晶シリコン、CGシリコン、微結晶シリコン、IGZO(In−Ga−Zn−O)などを用いたTFTを用いて表示パネル12を作製することもできる。後述の各実施例では、アモルファスシリコンを用いたTFTを用いる構成に適した例を挙げていく。表示領域12aは、複数の絵素PIX…がマトリクス状に配置された領域である。絵素PIXは、絵素の選択素子であるTFT21、液晶容量CL、および、補助容量Csを備えている。TFT21のゲートはゲートバスラインGLに接続されており、TFT21のソースはソースバスラインSLに接続されている。液晶容量CLおよび補助容量CsはTFT21のドレインに接続されている。
複数のゲートバスラインGL…はゲートバスラインGL1・GL2・GL3・…・GLnからなり、それぞれゲートドライバ(走査信号線駆動回路)15の出力に接続されている。複数のソースバスラインSL…はソースバスラインSL1・SL2・SL3・…・SLmからなり、それぞれ後述するソースドライバ16の出力に接続されている。また、図示しないが、絵素PIX…の各補助容量Csに補助容量電圧を与える補助容量配線が形成されている。
ゲートドライバ15は、表示パネル12上で表示領域12aに対してゲートバスラインGL…の延びる方向の一方側に隣接する領域に設けられており、ゲートバスラインGL…のそれぞれに順次ゲートパルス(走査パルス)を供給する。さらに他のゲートドライバが、表示パネル12上で表示領域12aに対してゲートバスラインGL…の延びる方向の他方側に隣接する領域に設けられて、上記ゲートドライバ15と互いに異なるゲートバスラインGLを走査するようになっていてもよい。また、表示領域12aに対してゲートバスラインGL…の延びる方向の一方側に隣接する領域に設けられたゲートドライバと他方側に隣接する領域に設けられたゲートドライバとが、互いに同じゲートバスラインGLを走査するようになっていてもよい。これらのゲートドライバは、表示パネル12に表示領域12aとモノリシックに作り込まれており、ゲートモノリシック、ゲートドライバレス、パネル内蔵ゲートドライバ、ゲートインパネルなどと称されるゲートドライバは全てゲートドライバ15に含まれ得る。
フレキシブルプリント基板13は、ソースドライバ16を備えている。ソースドライバ16はソースバスラインSL…のそれぞれにデータ信号を供給する。ソースドライバ16は、表示パネル12に表示領域12aとモノリシックに作り込まれていてもよい。コントロール基板14はフレキシブルプリント基板13に接続されており、ゲートドライバ15およびソースドライバ16に必要な信号や電源を供給する。コントロール基板14から出力されたゲートドライバ15へ供給する信号および電源は、フレキシブルプリント基板13を介して表示パネル12上からゲートドライバ15へ供給される。
次に、ゲートドライバ15が備えるシフトレジスタの構成について説明する。
図12に、上記シフトレジスタとしてのシフトレジスタ1の構成を示す。
当該シフトレジスタ1は、各シフトレジスタ段SRk(kは自然数)が縦続接続された構成を有している。各シフトレジスタ段SRkは、セット端子SET、出力端子GOUT、リセット端子RESET、Low電源入力端子VSS、および、クロック入力端子CKA・CKBを備えている。各シフトレジスタ段SRk(k≧2)において、セット端子SETには前段SRk−1の出力信号GOUT(出力端子OUTの符号で代用する)がシフトパルスとして入力される。初段SR1のセット端子SETにはゲートスタートパルスGSPがシフトパルスとして入力される。出力端子GOUTは、対応する走査信号線GLkに出力信号Gkを出力する。リセット端子RESETには、次段SRk+1の出力信号GOUTがリセットパルスとして入力される。Low電源入力端子VSSには、各シフトレジスタ段SRkにおける低電位側の電源電圧であるLow電源電圧VSS(Low電源入力端子VSSの符号で代用する)が入力される。クロック入力端子CKAとクロック端子CKBとのうちの一方にクロック信号CK1が入力されるとともに他方にクロック信号CK2が入力され、隣接する段間でクロック入力端子CKAに入力されるクロック信号とクロック入力端子CKBに入力されるクロック信号とが交互に入れ替わるようになっている。
クロック信号CK1・CK2は、図13の(b)に示すような波形(CKAおよびCKBを参照)を有している。クロック信号CK1・CK2は、互いのクロックパルスが重ならないノンオーバーラッピングクロック信号である。ここでは、一例として、クロック信号CK1のクロックパルスはクロック信号CK2のクロックパルスの次にクロックパルス1つ分をおいて現れ、クロック信号CK2のクロックパルスはクロック信号CK1のクロックパルスの次にクロックパルス1つ分をおいて現れるタイミングを有している。すなわち、クロック信号CK1とクロック信号CK2とは互いに波形が等しく、互いのクロック位相が180度ずれている。
従って、ここでは、クロック入力端子CKAにクロック信号CK1が入力されるとともにクロック入力端子CKBにクロック信号CK2が入力される段と、クロック入力端子CKAにクロック信号CK2が入力されるとともにクロック入力端子CKBにクロック信号CK1が入力される段との両方が表現されている。
次に、図13の(a)に各シフトレジスタ段SRkの構成を示す。
シフトレジスタ段SRkは、トランジスタTr1・Tr2・Tr3・Tr4および容量CAPを備えている。出力トランジスタであるトランジスタ(第1のトランジスタ)Tr4には、容量CAPがブートストラップ容量として接続されている。上記トランジスタは全てnチャネル型のTFTである。なお、容量CAPを始めとする付加容量が形成される対象となる第1のトランジスタは、出力トランジスタに限らない。これについては後段で詳述する。
トランジスタTr1において、ゲートおよびドレインはセット入力端子Qn−1に、ソースはトランジスタTr4のゲートに、それぞれ接続されている。トランジスタTr4において、ドレインはクロック入力端子CKAに、ソースは出力端子GOUTに、それぞれ接続されている。すなわち、トランジスタTr4は伝送ゲートとして、クロック入力端子CKAに入力されるクロック信号の通過および遮断を行う。容量CAPは、トランジスタTr4のゲートとソースとの間に接続されている。容量CAPの、トランジスタTr4のゲートと接続されている側の一端をノードnetAと称する。
トランジスタTr2において、ゲートはクロック入力端子CKBに、ドレインは出力端子GOUTに、ソースはLow電源入力端子VSSに、それぞれ接続されている。トランジスタTr3において、ゲートはリセット入力端子Qn+1に、ドレインはノードnetAに、ソースはLow電源入力端子VSSに、それぞれ接続されている。
次に、図13の(b)を用いて、図13の(a)の構成のシフトレジスタ段SRkの動作について説明する。
セット入力端子Qn−1にシフトパルスが入力されると、トランジスタTr1がON状態となり、容量CAPを充電する。このシフトパルスは、シフトレジスタ段SR1についてはゲートスタートパルスGSP1であり、それ以外のシフトレジスタ段SRiについては前段の出力信号Gk−1である。容量CAPが充電されることによりノードnetAの電位が上昇し、トランジスタTr4がON状態になり、クロック入力端子CKAから入力されたクロック信号CK1またはCK2がトランジスタTr4のソースに現れるが、次にクロック入力端子CKAにクロックパルスが入力された瞬間に容量CAPのブートストラップ効果によってノードnetAの電位が急速に上昇し、入力されたクロックパルスがシフトレジスタ段SRkの出力端子GOUTに伝送されて出力され、出力信号Gkのゲートパルスとなる。
セット入力端子Qn−1へのシフトパルスの入力が終了すると、トランジスタTr4がOFF状態となる。そして、ノードnetAおよび出力端子GOUTがフローティングとなることによる電荷の保持を解除するために、リセット入力端子Qn+1に入力されるリセットパルスによってトランジスタTr3をON状態とし、ノードnetAおよび出力端子GOUTをLow電源VSSの電位とする。
その後、再びセット入力端子Qn−1にシフトパルスが入力されるまでは、クロック入力端子CKBに入力されるクロック信号CK2またはCK1のクロックパルスによって、トランジスタTr2が周期的にON状態となることにより、ノードnetAおよび出力端子GOUTをLow電源電位にリフレッシュする、すなわちゲートバスラインGLkをLowに引く。
このようにして、ゲートバスラインGL1・GL2・GL3・…に順次ゲートパルスが出力されていく。
次に、上記シフトレジスタ段SRkにおける出力トランジスタとしてのトランジスタTr4と、ブートストラップ容量としての容量CAPとのパターンレイアウトについて説明する。
図1に、トランジスタTr4および容量CAPのパターンを表示パネル12の上面側(表示面側)から見た平面図を示す。
トランジスタTr4は、ゲート電極Tr4g、ソース電極(第1ソース/ドレイン電極)Tr4s、および、ドレイン電極(第2ソース/ドレイン電極)Tr4dを備えている。第1ソース/ドレイン電極と第2ソース/ドレイン電極とは、トランジスタTr4が備える2つのソース/ドレイン電極の一方と他方とであり、ドレイン電極を第1ソース/ドレイン電極、ソース電極を第2ソース/ドレイン電極としてもよい。
ここでは、通常のボトムゲート型TFTのように、表示パネル12の上面から見た場合の下層側から上層側へ向って順に、ゲート電極Tr4gとソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dとが積層されている。ゲート電極Tr4gとソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dとの間には、ゲート絶縁膜、シリコンi半導体層、およびシリコンn半導体層がこの順で上層側へ向って積層されている。
ソース電極Tr4は、パネル平面上で互いに平行に延びる複数のソースフィンガー電極(第1の部分)Tr4s1…と、これら複数のソースフィンガー電極Tr4s1…の分岐元としてソースフィンガー電極Tr4s1…に共通に接続されているソース接続電極(第2の部分)Tr4s2とを備えているくし歯状の電極である。同様に、ドレイン電極Tr4は、パネル平面上で互いに平行に延びる複数のドレインフィンガー電極(第1の部分)Tr4d1…と、これら複数のドレインフィンガー電極Tr4d1…の分岐元としてドレインフィンガー電極Tr4d1…に共通に接続されているドレイン接続電極(第2の部分)Tr4d2とを備えているくし歯状の電極である。
ソースフィンガー電極Tr4s1…とドレインフィンガー電極Tr4d1…とは、パネル平面上で互いに1本ずつ噛み合うように配置されており、互いに隣接するソースフィンガー電極Tr4s1とドレインフィンガー電極Tr4d1との直下を含めた両者の間のシリコンi半導体層領域がトランジスタTr4のチャネル領域を形成するアクティブ領域Tr4aとなっている。
ソース接続電極Tr4s2は、トランジスタTr4外への接続配線25に接続されており、ドレイン接続電極Tr4d2は、トランジスタTr4外への接続配線26に接続されている。例えば、ソース接続電極Tr4s2は、接続配線25として図13の(a)における出力端子GOUTに接続された配線に接続されており、ドレイン接続電極Tr4d2は、接続配線26として図13の(a)におけるクロック入力端子CKAに接続された配線に接続されている。
ゲート電極Tr4gは当該アクティブ領域Tr4aの直下に拡がっており、ドレイン接続電極Tr4d2と膜厚方向に対向する位置までには至らないが、ソース接続電極Tr4s2と膜厚方向に対向する位置にまでは至っている。これにより、ゲート電極Tr4gとソース電極Tr4sとの間の容量を極力大きくなるように確保している。
また、ゲート電極Tr4gは、コンタクト部Tr4cにおいて、他の素子との接続配線31に電気的に接続されているとともに、容量CAPのノードnetA側の一端となる容量電極CAPmに電気的に接続されている。ここで、上記接続配線31は、図13の(a)においてはノードnetAに接続された配線に相当し、ソース/ドレイン電極に用いられるメタル層によって形成されている。
容量電極CAPmは透明電極であるITOやIZOなどの画素電極層で形成されており、ソースフィンガー電極Tr4s1…とソース接続電極Tr4s2とドレインフィンガー電極Tr4d1…とに、上層側で膜厚方向に対向するように拡がっている。容量電極CAPmはドレイン接続電極Tr4d2とは膜厚方向に対向していない。
図2の(a)および(b)に、コンタクト部Tr4cの詳細な構成を示す。図2の(b)は図2の(a)のA−A’線断面図である。
図2の(a)に示すように、コンタクト部Tr4cは、接続配線31で形成される矩形状環部32の内側領域に設けられたコンタクトホール33aを介して、接続配線31とゲート電極Tr4gと容量電極CAPmとを互いに電気的に接続する構成を有している。このコンタクト部Tr4cは、接続配線31を構成するメタル層を、トランジスタTr4のゲート電極Tr4gを構成するメタル層に切り替える部分の領域を利用して構成することができる。そして、この場合に、容量電極CAPmには当該切り替える部分に存在する画素電極層を利用することができる。
また、矩形状環部32のソース接続電極Tr4s2側の一辺から、矩形状環部32の内側領域の中心部へ向って引き出された接続配線31の引き出し部32aが設けられている。
図2の(b)に示すように、コンタクト部Tr4cにおいては、下層側から、ガラス基板(基板)35、ゲート電極Tr4g、ゲート絶縁膜36、下層側のシリコンi半導体層34aおよび上層側のシリコンn半導体層34bからなる半導体層34、下層側のTi層31aおよび上層側のAl層31bからなる接続配線31、SiNやSiOなどの無機絶縁膜からなるパッシベーション膜37、有機絶縁膜38、および、容量電極CAPmが順に積層された構成をなしている。
コンタクトホール33aは、有機絶縁膜38、パッシベーション膜37、および、ゲート絶縁膜36を貫通するように形成されている。コンタクトホール33aの底部において、ゲート電極Tr4gと容量電極CAPmとがコンタクトしている。また、引き出し部32a上の領域においては、引き出し部32aの先端側から、シリコンi半導体層34a、シリコンn半導体層34b、Ti層31a、および、Al層31bのそれぞれが順に露出するように、階段状のパターンエッチングが施されている。この階段状のパターンにおいて、接続配線31と容量電極CAPmとがコンタクトしている。
コンタクトホール33aは、1枚のフォトマスクを用いて形成することができる。より具体的には、例えば、まず1枚のフォトマスクを用いて有機絶縁膜38にコンタクトホールを形成し、次いで、この有機絶縁膜38のコンタクトホールのパターンと、接続配線31および半導体層34をマスクにして、パッシベーション膜37とゲート絶縁膜36とを連続的にエッチングする。こうして形成されたコンタクトホール33a上に容量電極CAPmが積層およびパターニングされる。
このコンタクト部Tr4cの構成によれば、図3に示すように、ゲート電極Tr4gと接続配線31とは、容量電極CAPmを介して互いに間接的に電気的接続された状態となる。
このようにして、容量電極CAPmは、ソース/ドレイン電極(ここではソースフィンガー電極Tr4s1…とソース接続電極Tr4s2とドレインフィンガー電極Tr4d1…)との間で第1の容量を形成する。そして、容量電極CAPmがコンタクト部Tr4cを介してゲートメタルTr4gと接続されている、すなわちトランジスタTr4の制御電極であるノードnetAと電気的に接続されていることから、第1の容量のうち容量電極CAPmとソース電極Tr4s(ソースフィンガー電極Tr4s1…およびソース接続電極Tr4s2)との間で形成される第2の容量と、ゲート電極Tr4gとソース電極Tr4sとの間で形成される第3の容量との合成容量によってトランジスタTr4のゲート−ソース間のほぼ全容量が形成される。このうち第2の容量をここでは特に容量CAPであるとする。
さらに第2の容量は、容量電極CAPmとドレインフィンガー電極Tr4d1…との間に形成される容量よりも大きいので、容量電極CAPmと一方のソース/ドレイン電極であるソース電極Tr4sとの間の容量は、容量電極CAPmと他方のソース/ドレイン電極であるドレイン電極Tr4dとの間の容量よりも大きい。
以上のような容量電極CAPmが備えられていることは、一般には、シフトレジスタの出力トランジスタにおけるゲート電極と、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間に容量を追加するために、当該出力トランジスタの一方のソース/ドレイン電極に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極が備えられていることを表す。
また、これは、一般には、シフトレジスタの出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方に対して、当該出力トランジスタの一方のソース/ドレイン電極に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極が備えられていることを表す。すなわち、上記例のように容量電極CAPmが出力トランジスタのゲート電極に接続されていない構成でも、同様にソース/ドレイン電極に膜厚方向に対向する容量電極の配置が可能である。
これにより、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間に、ある容量を形成する場合に、あるいは、出力トランジスタのゲート電極と、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間に容量を追加する場合に、従来のように出力トランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、ほぼアクティブ領域と膜厚方向に対向する領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。また、上記アクティブ領域上の、他に使用用途が無いことから従来除去されていた画素電極層をそのまま容量電極として用いることができるため、画素電極層の加工に用いるフォトマスクでパターン形成が可能となってプロセス工程の複雑化を伴うことがないとともに、容量電極材料を新規に追加する必要がない。
また、ゲート電極と一方のソース/ドレイン電極との間の容量を、ゲート電極と他方のソース/ドレイン電極との間の容量よりも大きくしたい場合に、ソース接続電極Tr4sと容量電極CAPmとの関係のように、大きくしたいほうの容量の一部を出力トランジスタのアクティブ領域外に配置される部分で形成されるようにすることができる。
また、容量電極とゲート電極とを接続する箇所を、出力トランジスタの外部からゲート電極に接続される接続配線を構成するメタル層を出力トランジスタのゲート電極を構成するメタル層に切り替える部分の領域を利用して構成することができるため、配線接続部の数および占有面積を節約することができる。従って、それだけ駆動回路部分の領域を大きく確保して、駆動回路の寸法拡大すなわち電流駆動能力の拡大を図ることができる。
なお、図1の構成について、トランジスタTr4をトップゲート型のTFTとする場合には、ソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dに対して、ゲート電極Tr4gと容量電極CAPmとの上下関係を入れ替えたものとすればよい。
次に、図4の(a)に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第1の変形例の第1例の構成を示す。
第1の変形例の第1例の構成は、図1のパターンレイアウトにおける容量電極CAPmを、ソースフィンガー電極Tr4s1…およびソース接続電極Tr4s2には膜厚方向に対向するが、ドレインフィンガー電極Tr4d1…およびドレイン接続電極Tr4d2には膜厚方向に対向しない容量電極CAPm’としたものである。この場合には、ゲート電極Tr4gとソース電極Tr4sとの間にのみ、追加する容量が形成される。従って、ここでは容量電極CAPmがソース/ドレイン電極との間で形成する第1の容量は、容量電極CAPmがソース電極Tr4sとの間で形成する第2の容量に等しい。
図4の(a)の構成により、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極のいずれか一方との間に、ある容量を形成する場合、および、出力トランジスタのゲート電極と、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極のいずれか一方との間に容量を追加する場合の構成が提供される。
また、図4の(a)の構成では、容量電極CAPmは、トランジスタTr4の、ソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dに膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層と、重なり領域を有するように対向している。この構成によれば、容量電極とソース/ドレイン電極との重なり面積が大きいので、より効率的に容量を大きく確保できる。
次に、図4の(b)に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第1の変形例の第2例の構成を示す。
第1の変形例の第2例の構成は、図4の(a)の構成において、容量電極CAPmが、トランジスタTr4のソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dに膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層とは対向しないようにした容量電極CAPm’に置き換えられたものである。特に図4の(b)では、容量電極CAPmのパターンが、膜厚方向に見てソースフィンガー電極Tr4s1…およびソース接続電極Tr4s2のパターンの内側に入るように形成されている。この構成によれば、製造工程において、ソース/ドレイン電極に対して容量電極の位置がずれて形成された場合でも、容量の大きさの変化量が小さく、安定した大きさの容量を形成することができる。
図4の(a)あるいは(b)の構成により、出力トランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極のうち所望の一方に対して容量を形成あるいは追加することができる。
次に、図5の(a)および(b)に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第2の変形例の構成を示す。図5の(a)は当該パターンレイアウトの平面図、図5の(b)は図5の(a)のB−B’線断面図である。
第2の変形例の構成は、図1のパターンレイアウトにおけるコンタクト部Tr4cをコンタクト部Tr4c’としたものである。
コンタクト部Tr4c’では、図5の(a)および(b)に示すように、中央のコンタクトホール33cを介して接続配線31がゲート電極Tr4gに直接接続されており、コンタクトホール33cを囲むように開けられたコンタクトホール33dを介して容量電極CAPmが接続配線31に直接接続されている。
図5の(a)および(b)の構成においても、容量電極とゲート電極とを接続する箇所を、出力トランジスタの外部からゲート電極に接続される接続配線を構成するメタル層を出力トランジスタのゲート電極を構成するメタル層に切り替える部分の領域を利用して構成することができるため、配線接続部の数および占有面積を節約することができる。従って、それだけ駆動回路部分の領域を大きく確保して、駆動回路の寸法拡大すなわち電流駆動能力の拡大を図ることができる。
次に、図6(a)および(b)に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第3の変形例の構成の説明図を示す。
第3の変形例の構成は、図1のパターンレイアウトにおいて、図6(a)に示すように容量電極CAPmとソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dとの間に厚みD1の絶縁膜39が形成される場合に、図6(b)に示すように厚みD1よりも小さい厚みD2になるように絶縁膜を薄くしてから容量電極CAPmを形成するようにしたものである。厚みD1が大きいと、容量電極CAPmとソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dとの間の容量が小さくなるので、このような場合に厚みをD2に減少させると、容量CAPを大きくする効果が顕著に得られる。
例えば、上記絶縁膜が図3(b)に示したような有機絶縁膜38の厚みD1は、本来、絵素PIXにおいて画素電極と信号配線との間の寄生容量を小さく抑制するために大きく設定されているので、少なくともほぼアクティブ領域に膜厚方向に対向する領域である前記第1の容量を形成する領域では、厚みD2にまで低減するとよい。また、図3(b)では上記絶縁膜が無機絶縁膜からなるパッシベーション膜37と有機絶縁膜38との積層構造であるので、第1の容量を形成する領域では上記絶縁膜としてパッシベーション膜37のみを残すようにしてもよい。このように、容量電極CAPmとソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4dとの間の絶縁膜の厚みは、表示領域12aにおける画素電極層と選択素子であるTFT21のソース/ドレインメタル層との間の絶縁膜の厚みよりも小さくするとよい。
次に、図7に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第4の変形例の構成の説明図を示す。
第4の変形例は、図1のパターンレイアウトにおけるコンタクト部Tr4cをコンタクト部Tr4c’’としたものである。
コンタクト部Tr4c’’は、図7に示すように、接続配線31がコンタクトホール41を介して容量電極CAPmに接続されているとともに、ゲート電極Tr4gがコンタクトホール41とは重ならない領域に設けられたコンタクトホール42を介して容量電極CAPmに接続された構成である。
次に、図8の(a)および(b)に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトにおける、第5の変形例の構成の説明図を示す。
第5の変形例は、図1のパターンレイアウトにおけるコンタクト部Tr4cを、ゲート電極Tr4gと容量電極CAPmとが互いに接続配線31を介して間接的に接続された構成としたものである。図8の(a)はコンタクト部Tr4cの斜視図、図8の(b)はコンタクト部Tr4cの平面図および断面図である。
この場合に、ゲート電極Tr4gが接続配線31に切り替えられる位置と異なる位置で、接続配線31と容量電極CAPmとがコンタクトによって互いに電気的に接続されている。図8の(b)に示すように、コンタクト部Tr4cは、ガラス基板上(図示せず)に、下層側から、ゲート電極Tr4g、ゲート絶縁膜36、接続配線31、パッシベーション膜37、有機絶縁膜38、および、容量電極CAPmが順に積層された構成をなしている。接続配線31はゲート絶縁膜36に形成されたコンタクトホール44aを介してゲート電極Tr4gに接続されており、容量電極CAPmはパッシベーション膜37および有機絶縁膜38に形成されたコンタクトホール44bを介して接続配線31に接続されている。コンタクトホール44aとコンタクトホール44bとは、膜厚方向に見て形成される位置が互いに異なっている。
図8の(a)および(b)の構成においても、容量電極とゲート電極とを電気的に接続する箇所を、出力トランジスタの外部からゲート電極に接続される接続配線を構成するメタル層を出力トランジスタのゲート電極を構成するメタル層に切り替える部分の領域を利用して構成することができるため、配線接続部の数および占有面積を節約することができる。従って、それだけ駆動回路部分の領域を大きく確保して、駆動回路の寸法拡大すなわち電流駆動能力の拡大を図ることができる。
なお、図2の(a)および(b)、図3、図5の(a)および(b)、図7、および、図8の(a)および(b)の各コンタクト部では、ゲート電極Tr4gと接続配線31とを電気的に接続するパターンと、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gとを電気的に接続するパターンとが独立に分離しておらず、互いに複合することで両接続が成立している。すなわち、接続配線31とゲート電極Tr4gとの電気的接続と、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gとの電気的接続とのうちの一方の電気的接続は、他方の直接的なコンタクトによる電気的接続を介した間接的な電気的接続である。
ゲート電極Tr4gがソース電極Tr4sおよびドレイン電極Tr4d(ソース/ドレインメタル層)よりもガラス基板(基板)35に近い層に配置されているので、ガラス基板(基板)35に近い層側から遠い層側へ向って、ゲート電極Tr4g、接続配線31(ソース/ドレインメタル層)、容量電極CAPmが順に配置されている。このとき、従来は接続配線31から下層側のゲート電極Tr4gへのコンタクトを行っていたため、さらに容量電極CAPmをゲート電極Tr4gに電気的に接続することを考えた場合に、容量電極CAPmをゲート電極Tr4gに直接コンタクトさせるパターンを作成すると、接続配線31からゲート電極Tr4gへ向うコンタクトプロセスの後に、容量電極CAPmからゲート電極Tr4gに向うコンタクトプロセスを行うこととなる。この場合には2回のコンタクトパターンの位置合わせを行うために大きな寸法マージンを含めた大サイズのゲート電極Tr4gのコンタクトパッドが必要になる。
しかし、従来のように容量電極CAPmからゲート電極Tr4gへのコンタクトを追加する代わりに、一方の電気的接続を、他方の直接的なコンタクトによる電気的接続を介した間接的な電気的接続とすれば、例えば図2の(a)および(b)では容量電極CAPmのパターニング時に容量電極CAPmからゲート電極Tr4gへのコンタクトと、容量電極CAPmから接続配線31へのコンタクトを一度に作成可能である。容量電極CAPmとゲート電極Tr4gとは直接コンタクトすることによって電気的接続が行われており、ゲート電極Tr4gと接続配線31とは、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gとの当該コンタクトを介して間接的に電気的接続が行われている。このとき、コンタクトホール33aは容量電極CAPmをゲート電極Tr4gと接続配線31とに同時にコンタクトさせるためにある。
なお、コンタクト部を形成するのに必要なマスク数は、図2の(a)および(b)では1枚、図5の(a)および(b)では2枚、図7では1枚、図8の(b)では2枚である。
図5の(a)および(b)では、ゲート電極Tr4g、接続配線31、容量電極CAPmが一箇所のコンタクトホールにおいて順にコンタクトすればよいのでパターンが単純であってプロセスが非常に容易であり、全コンタクトパターン面積も小さく抑えることが可能である。
また、図7では、最上層の容量電極CAPmから、ゲート電極Tr4gと接続配線31との2つに同時にコンタクトを行うことができるので、コンタクトホールが互いに異なる位置にある2箇所に形成されるにも関わらずマスクは1枚であってパターン寸法上の制約は少なく、プロセスは容易である。
また、図8の(a)および(b)では接続配線31からゲート電極Tr4gへのコンタクトを行った後に、容量電極CAPmから接続配線31への浅いコンタクトホールを形成するだけであるので、コンタクトホールが互いに異なる位置にある2箇所に形成されるがプロセスは容易である。
このように、図2の(a)および(b)、図3、図5の(a)および(b)、図7、および、図8の(a)および(b)の各コンタクト部では、占有面積の節約が容易に達成される。また、コンタクト形成プロセスの回数が少ないので、配線接続部の実質的な数が抑制されるとともにプロセス不良が起きにくい。
そして、図5の(a)および(b)のコンタクト部においては、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gと接続配線31との互いの電気的接続が、膜厚方向に見て互いに重なる領域で行われている。このように各電気的接続箇所をまとめて同じかほぼ同じ領域に形成することにより、コンタクト部のパターンを非常に小さくすることができる。また、図2の(a)および(b)、図3、図7、および、図8の(a)および(b)の各コンタクト部においては、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gと接続配線31との互いの電気的接続が、容量電極CAPmとゲート電極Tr4gと接続配線31とのうちの1つに対して膜厚方向に見て他の2つが互いに異なる領域で接続されることにより行われている。このようにコンタクト箇所を2つ設けて電気的接続を別々に行えば、各コンタクトホールを個別に形成することができる。従って、断差による断線や高抵抗化を低減することができ、安定したコンタクト抵抗を得ることができる。
なお、図1〜図8を用いて説明した容量CAPを始めとする付加容量が形成される対象となる第1のトランジスタとして、例えば図13の(a)のトランジスタTr1やTr3のように、出力トランジスタの制御電極であるノードnetAに接続されたソース/ドレイン電極を有する、出力トランジスタとは異なるトランジスタが採用可能である。このとき、付加容量を形成するためにソース/ドレイン電極と対をなす容量電極は、当該ソース/ドレイン電極以外のどこに接続されていても構わない。
なお、図1〜図8を用いた以上の説明では、図14の(a)に示すように、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタTr10である場合が想定されている。この場合に、容量電極CAPmは出力トランジスタTr10の制御電極であるノードnetAと電気的に接続されている。ノードnetAは出力トランジスタTr10とは異なるシフトレジスタ段のトランジスタTr11の一方のソース/ドレイン電極に電気的に接続されているなど、用いるメタル層が切り替えられ得る箇所であるため、出力トランジスタTr10のゲートに直接接続されている場合も無い場合も両方あり得る。また、容量電極CAPmがノードnetAと直接接続されている場合も無い場合も両方あり得る。
また、この他に、図14の(b)に示すように、第1のトランジスタが、シフトレジスタ段の出力トランジスタTr20とは異なるトランジスタである、シフトレジスタ段のトランジスタTr21である構成も可能である。ここでは、容量電極CAPmが、ノードnetAと電気的に接続されているとともに、トランジスタTr21の一方のソース/ドレイン電極との間に容量を形成する。
さらに、図14の(c)に示すように、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタTr30とは異なるシフトレジスタ段のトランジスタTr31であって、トランジスタTr31の一方のソース/ドレイン電極がノードnetAと電気的に接続されており、ノードnetA、従ってトランジスタTr31の一方のソース/ドレイン電極と、容量電極CAPmとの間に容量が形成される構成も可能である。
次に、図9に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトについての異なる実施形態の構成を示す。
図9の構成は、容量CAPのようにトランジスタTr4に追加したい容量を、他の素子からトランジスタTr4の一電極に接続される第1の配線と、さらなる他の素子からトランジスタTr4の異なる一電極に接続される第2の配線とが互いに膜厚方向に対向して配置された構成である。上記の一電極および異なる一電極としては、追加したい容量の位置に合わせて、ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極の中から任意に選択可能である。第1の配線と第2の配線とには、一方がゲートメタルで構成され、他方がソースメタルで構成されるというように互いに異なるメタル層が用いられる。
トランジスタTr4に容量CAPを追加する場合には、他のTFT素子からトランジスタTr4の例えばゲート電極に接続される例えば第1の配線としての接続配線31と、他のTFT素子からトランジスタTr4の例えばソース電極に接続される例えば第2の配線としての接続配線43とを膜厚方向に対向させる。
図9の構成によれば、既設の異なる配線領域を互いに対向配置することによって出力トランジスタに容量を追加することが可能になる。
これにより、出力トランジスタの任意の電極間に容量を追加する場合に、従来のように出力トランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、既設の配線領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。また、配線のメタル層をそのまま容量の追加に用いることができるため、メタル層の加工に用いるフォトマスクでパターン形成が可能となってプロセス工程の複雑化を伴うことがないとともに、容量電極材料を新規に追加する必要がない。
次に、トランジスタTr4と容量CAPとのパターンレイアウトについてのさらに異なる実施形態の構成を示す。
図10に、当該パターンレイアウトの一部をなす、容量CAPとゲート電極Tr4とのコンタクト部付近の配置を斜視図で示す。
図10では、トランジスタ(第1のトランジスタ)Tr4の制御電極であるノードnetAと電気的に接続された、ソース/ドレイン電極層を用いた接続配線(第3の配線)45が、シフトレジスタ段SRkの、トランジスタTrの一方のソース/ドレイン電極であるソース電極に接続されたゲートメタル層Trgと、当該ゲートメタル層Trgに接続された容量電極(第1の電極)CAPm’’との間に、ゲートメタル層Trgと容量電極CAPm’’との両方に膜厚方向に対向する領域を有するように配置されている。このゲートメタル層Trgは、図10ではゲートバスラインGLに接続されている。
特許文献1では、図17に記載した出力トランジスタの制御電極125が補助電極83に接続されているため、図18に記載した最上層の画素電極層103(補助電極83に相当)の上層側に液晶層が面することとなる。このような構成では、液晶層側から表示駆動に伴う電界ノイズが画素電極層103を介して出力トランジスタの制御電極(図12(a)ではノードnetAに相当)に伝搬するため、出力トランジスタの誤動作が生じる可能性がある。
これに対して、図10の構成では、第3の配線がゲートメタル層と第1の電極との間に配置されて両者との間の容量を追加することが可能になる。この場合に、容量電極CAPm’’に上層側で面する液晶層LCからのノイズは、接続配線31と容量電極CAPm’’およびゲートメタル層Trgとの間に形成される容量Cf1・Cf2を通過しない限りノードnetAには伝搬しにくい。容量電極CAPmおよびゲートメタル層Trgが接続配線45を遮蔽する効果がある上に、容量Cf1・Cf2が配線31と容量電極CAPm’’ゲートメタル層Trgとの素子定数と合わせてフィルタを構成可能であるので、シールドおよびノイズ周波数のフィルタの一部として容量Cf1・Cf2を構成するようにすれば、ノイズは極めて伝搬しにくくなる。
図10の構成により、出力トランジスタの制御電極の電位が安定するために出力トランジスタを正しく駆動することができ、シフトシレジスタ段の誤動作を抑制することができる。
また、シフトレジスタ段の誤動作を抑制するために必要な制御電極の容量が小さくてすむため、シフトレジスタが省面積化される。また、シフトレジスタが省面積化されることにより、額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができる。
なお、図10の構成において、第1のトランジスタとして出力トランジスタの代わりに出力トランジスタとは異なるトランジスタを用いてもよい。
以上のように、
本発明のシフトレジスタは、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、2つのソース/ドレイン電極の少なくとも一方に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極を備えた第1のトランジスタを備えており、
上記容量電極と、上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極とのいずれか一方は、上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されていることを特徴としている。
また、本発明のシフトレジスタは、上記の発明において、
上記容量電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタであってもよい。あるいは、上記容量電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタとは異なるトランジスタであってもよい。あるいは、上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタとは異なるトランジスタであってもよい。
上記の発明によれば、第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間に、ある容量を形成する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、ほぼアクティブ領域と膜厚方向に対向する領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。
以上により、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタを実現することができるという効果を奏する。
また、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタである場合には、以下の効果を奏する。すなわち、十分なブートストラップ容量を形成することができ、シフトレジスタ段の安定した駆動が可能になるという効果、また、第1のトランジスタのゲート電極と、第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極の少なくともいずれか一方との間にブートストラップ容量などの容量を追加する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、ほぼアクティブ領域と膜厚方向に対向する領域を用いて追加することが可能になるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記2つのソース/ドレイン電極のそれぞれは、上記第1のトランジスタのアクティブ領域に配置された第1の部分と、上記アクティブ領域外に配置され上記第1の部分に接続された第2の部分とを備えており、
上記容量電極は、上記2つのソース/ドレイン電極の一方が備える上記第1の部分および上記第2の部分と、上記2つのソース/ドレイン電極の他方が備える上記第1の部分とに膜厚方向に対向する一方、上記2つのソース/ドレイン電極の他方が備える上記第2の部分には膜厚方向に対向していないことを特徴としている。
上記の発明によれば、容量電極と一方のソース/ドレイン電極との間の容量を、容量電極と他方のソース/ドレイン電極との間の容量よりも大きくすることができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記容量電極は、上記2つのソース/ドレイン電極のいずれか一方にのみ膜厚方向に対向していることを特徴としている。
上記の発明によれば、容量電極と、第1のトランジスタが備える2つのソース/ドレイン電極のいずれか一方との間に、ある容量を形成することができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記容量電極は、上記第1のトランジスタの上記2つのソース/ドレイン電極に膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層と対向しないことを特徴としている。
上記の発明によれば、製造工程において、ソース/ドレイン電極に対して容量電極の位置がずれて形成された場合でも、容量の大きさの変化量が小さく、安定した大きさの容量を形成することができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記容量電極は、上記第1のトランジスタの上記2つのソース/ドレイン電極に膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層と対向することを特徴としている。
上記の発明によれば、容量電極とソース/ドレイン電極との重なり面積が大きいので、より効率的に容量を大きく確保できるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記第1のトランジスタのゲート電極は上記2つのソース/ドレイン電極よりも上記基板に近い層に配置されており、
上記ゲート電極に他の素子から接続される、上記ゲート電極よりも上記基板から遠い層に配置された接続配線と上記ゲート電極との電気的接続と、上記容量電極と上記ゲート電極との電気的接続とのうちの一方の電気的接続は、他方の直接的なコンタクトによる電気的接続を介した間接的な電気的接続であることを特徴としている。
上記の発明によれば、ゲート電極と接続配線とを電気的に接続するパターンと、容量電極とゲート電極とを電気的に接続するパターンとが独立に分離しておらず、互いに複合することで両接続が成立しているので、占有面積の節約が容易に達成されるという効果を奏する。また、コンタクトプロセスの回数が少ないので、配線接続部の実質的な数が抑制されるとともにプロセス不良が起きにくいという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線との互いの電気的接続が、膜厚方向に見て互いに重なる領域で行われていることを特徴としている。
上記の発明によれば、各電気的接続箇所がまとめて同じかほぼ同じ領域に形成されるので、電気的接続を行う部分のパターンを非常に小さくすることができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線との互いの電気的接続が、上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線とのうちの1つに対して膜厚方向に見て他の2つが互いに異なる領域で接続されることにより行われていることを特徴としている。
上記の発明によれば、コンタクト箇所が2つ設けられて電気的接続が別々に行われることから、各コンタクトホールを個別に形成することができる。従って、断差による断線や高抵抗化を低減することができ、安定したコンタクト抵抗を得ることができるという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
上記シフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの上記出力を表示駆動に用いることを特徴としている。
上記の発明によれば、シフトレジスタが省面積化されることにより額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
上記容量電極に表示領域に用いられている画素電極層が用いられていることを特徴としている。
上記の発明によれば、第1のトランジスタのアクティブ領域上の、他に使用用途が無いことから従来除去されていた画素電極層をそのまま容量電極として用いることができる。従って、画素電極層の加工に用いるフォトマスクでパターン形成が可能となってプロセス工程の複雑化を伴うことがないとともに、容量電極材料を新規に追加する必要がないという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
画素の選択素子を備えており、
上記容量電極と上記ソース/ドレイン電極との間の絶縁膜の厚みは、上記表示領域における上記画素電極層と上記選択素子のソース/ドレインメタル層との間の絶縁膜の厚みよりも小さいことを特徴としている。
上記の発明によれば、表示領域において画素電極と信号配線との間の寄生容量を小さく抑制するために厚みが大きく設定されている絶縁膜を、容量電極とソース/ドレイン電極との間では厚みを小さくして用いることができるため、容量電極とソース/ドレイン電極との間の容量を大きくすることができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
上記シフトレジスタ段は、第1のトランジスタであって、
他の素子から上記第1のトランジスタのゲート電極および2つのソース/ドレイン電極のうちの一電極に接続される第1の配線と、さらなる他の素子から上記第1のトランジスタの上記ゲート電極および上記2つのソース/ドレイン電極のうちの異なる一電極に接続される第2の配線とが互いに膜厚方向に対向して配置された、上記第1のトランジスタを備えており、
上記第1の配線と上記第2の配線とには、互いに異なるメタル層が用いられていることを特徴としている。
上記の発明によれば、既設の異なる配線領域を互いに対向配置することによって第1のトランジスタに容量を追加することが可能になる。
これにより、第1のトランジスタの任意の電極間に容量を追加する場合に、従来のようにトランジスタのアクティブ領域とはパネル面内方向に離れた箇所に容量用の領域を別途設ける必要がなく、既設の配線領域を用いて追加することが可能になる。従って、額縁領域を小さく抑制することができる。
以上により、シフトレジスタ段のトランジスタに接続される容量の省面積化を達成することのできるシフトレジスタを実現することができるという効果を奏する。
また、第1のトランジスタがシフトレジスタ段の出力トランジスタである場合には、十分なブートストラップ容量を形成することができ、シフトレジスタ段の安定した駆動が可能になるという効果を奏する。
また、配線のメタル層をそのまま容量の追加に用いることができるため、メタル層の加工に用いるフォトマスクでパターン形成が可能となってプロセス工程の複雑化を伴うことがないとともに、容量電極材料を新規に追加する必要がないという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
上記シフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの出力を表示駆動に用いることを特徴としている。
上記の発明によれば、シフトレジスタが省面積化されることにより額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明のシフトレジスタは、
基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
ソース/ドレインメタル層を用いて形成されている第3の配線が上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されており、
上記第3の配線が、ゲートメタル層と上記ゲートメタル層に接続された第1の電極との間に、上記ゲートメタル層と上記第1の電極との両方に膜厚方向に対向する領域を有するように配置されていることを特徴としている。
上記の発明によれば、第3の配線がゲートメタル層と第1の電極との間に配置されて両者との間の容量を追加することが可能になる。第3の配線がゲートメタル層と第1の電極との間に配置されているので、ゲートメタル層および第1の電極に伝搬される電界ノイズが第3の配線を介して出力トランジスタの制御電極に伝搬されにくくなる。従って、シフトレジスタ段の誤動作を抑制するために必要な制御電極の容量が小さくてすむため、シフトレジスタが省面積化されるという効果を奏する。また、シフトレジスタが省面積化されることにより、額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
上記シフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの出力を表示駆動に用いることを特徴としている。
上記の発明によれば、シフトレジスタが省面積化されることにより額縁領域が小さく抑制された表示装置を実現することができるという効果を奏する。
本発明の表示装置は、
上記ゲートメタル層は、上記シフトレジスタ段からの出力が供給される走査信号線と電気的に接続されていることを特徴としている。
上記の発明によれば、出力トランジスタにブートストラップ容量を付加する場合に、液晶層などの表示素子からブートストラップ容量を介して出力トランジスタの制御電極に伝搬される電界ノイズを抑制し、表示装置を正しく駆動させることができるという効果を奏する。
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態を技術常識に基づいて適宜変更したものやそれらを組み合わせて得られるものも本発明の実施形態に含まれる。
本発明は、アクティブマトリクス型の表示装置に好適に使用することができる。
1 シフトレジスタ
11 液晶表示装置(表示装置)
12 表示パネル
12a 表示領域
21 TFT(選択素子)
31 接続配線(第1の配線)
35 ガラス基板(基板)
43 接続配線(第2の配線)
45 接続配線(第3の配線)
GL ゲートバスライン(走査信号線)
SRk シフトレジスタ段
Tr4 トランジスタ(出力トランジスタ、第1のトランジスタ)
Tr4g ゲート電極
Tr4s ソース電極(ソース/ドレイン電極)
Tr4s1 ソースフィンガー電極(第1の部分)
Tr4s2 ソース接続電極(第2の部分)
Tr4d ドレイン電極(ソース/ドレイン電極)
Tr4d1 ドレインフィンガー電極(第1の部分)
Tr4d2 ドレイン接続電極(第2の部分)
Tr4c コンタクト部
Tr4c’ コンタクト部
Tr4c’’ コンタクト部
Tr10 出力トランジスタ(第1のトランジスタ)
Tr20 出力トランジスタ
Tr21 トランジスタ(第1のトランジスタ、出力トランジスタとは異なるトランジスタ)
Tr30 出力トランジスタ
Tr31 トランジスタ(第1のトランジスタ、出力トランジスタとは異なるトランジスタ)
CAPm 容量電極
CAPm’ 容量電極
CAPm’’ 容量電極(第1の電極)
netA ノード(制御電極)

Claims (19)

  1. 基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
    上記シフトレジスタ段は、2つのソース/ドレイン電極の少なくとも一方に対してゲート電極と反対側で膜厚方向に対向する容量電極を備えた第1のトランジスタを備えており、
    上記容量電極と、上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極とのいずれか一方は、上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されていることを特徴とするシフトレジスタ。
  2. 上記容量電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ。
  3. 上記容量電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタとは異なるトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ。
  4. 上記容量電極に対向するいずれか一方の上記ソース/ドレイン電極が上記制御電極と電気的に接続されており、上記第1のトランジスタは上記出力トランジスタとは異なるトランジスタであることを特徴とする請求項1に記載のシフトレジスタ。
  5. 上記2つのソース/ドレイン電極のそれぞれは、上記第1のトランジスタのアクティブ領域に配置された第1の部分と、上記アクティブ領域外に配置され上記第1の部分に接続された第2の部分とを備えており、
    上記容量電極は、上記2つのソース/ドレイン電極の一方が備える上記第1の部分および上記第2の部分と、上記2つのソース/ドレイン電極の他方が備える上記第1の部分とに膜厚方向に対向する一方、上記2つのソース/ドレイン電極の他方が備える上記第2の部分には膜厚方向に対向していないことを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のシフトレジスタ。
  6. 上記容量電極は、上記2つのソース/ドレイン電極のいずれか一方にのみ膜厚方向に対向していることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載のシフトレジスタ。
  7. 上記容量電極は、上記第1のトランジスタの上記2つのソース/ドレイン電極に膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層と対向しないことを特徴とする請求項6に記載のシフトレジスタ。
  8. 上記容量電極は、上記第1のトランジスタの上記2つのソース/ドレイン電極に膜厚方向に対向する領域を除くアクティブ領域に配置された半導体層と対向することを特徴とする請求項6に記載のシフトレジスタ。
  9. 上記第1のトランジスタのゲート電極は上記2つのソース/ドレイン電極よりも上記基板に近い層に配置されており、
    上記ゲート電極に他の素子から接続される、上記ゲート電極よりも上記基板から遠い層に配置された接続配線と上記ゲート電極との電気的接続と、上記容量電極と上記ゲート電極との電気的接続とのうちの一方の電気的接続は、他方の直接的なコンタクトによる電気的接続を介した間接的な電気的接続であることを特徴とする請求項2に記載のシフトレジスタ。
  10. 上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線との互いの電気的接続が、膜厚方向に見て互いに重なる領域で行われていることを特徴とする請求項9に記載のシフトレジスタ。
  11. 上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線との互いの電気的接続が、上記容量電極と上記ゲート電極と上記接続配線とのうちの1つに対して膜厚方向に見て他の2つが互いに異なる領域で接続されることにより行われていることを特徴とする請求項9に記載のシフトレジスタ。
  12. 請求項1から11までのいずれか1項に記載のシフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの出力を表示駆動に用いることを特徴とする表示装置。
  13. 上記容量電極に表示領域に用いられている画素電極層が用いられていることを特徴とする請求項12に記載の表示装置。
  14. 画素の選択素子を備えており、
    上記容量電極と上記ソース/ドレイン電極との間の絶縁膜の厚みは、上記表示領域における上記画素電極層と上記選択素子のソース/ドレインメタル層との間の絶縁膜の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
  15. 基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
    上記シフトレジスタ段は、第1のトランジスタであって、
    他の素子から上記第1のトランジスタのゲート電極および2つのソース/ドレイン電極のうちの一電極に接続される第1の配線と、さらなる他の素子から上記第1のトランジスタの上記ゲート電極および上記2つのソース/ドレイン電極のうちの異なる一電極に接続される第2の配線とが互いに膜厚方向に対向して配置された、上記第1のトランジスタを備えており、
    上記第1の配線と上記第2の配線とには、互いに異なるメタル層が用いられていることを特徴とするシフトレジスタ。
  16. 請求項15に記載のシフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの出力を表示駆動に用いることを特徴とする表示装置。
  17. 基板上に、複数のシフトレジスタ段が縦続接続された構成を備えるように形成された、シフトレジスタであって、
    ソース/ドレインメタル層を用いて形成されている第3の配線が上記シフトレジスタ段の出力トランジスタの制御電極と電気的に接続されており、
    上記第3の配線が、ゲートメタル層と上記ゲートメタル層に接続された第1の電極との間に、上記ゲートメタル層と上記第1の電極との両方に膜厚方向に対向する領域を有するように配置されていることを特徴とするシフトレジスタ。
  18. 請求項17に記載のシフトレジスタを備え、上記シフトレジスタ段からの出力を表示駆動に用いることを特徴とする表示装置。
  19. 上記ゲートメタル層は、上記シフトレジスタ段からの出力が供給される走査信号線と電気的に接続されていることを特徴とする請求項18に記載の表示装置。
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