JPH0695152A - 液晶駆動用半導体装置 - Google Patents

液晶駆動用半導体装置

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JPH0695152A
JPH0695152A JP24786492A JP24786492A JPH0695152A JP H0695152 A JPH0695152 A JP H0695152A JP 24786492 A JP24786492 A JP 24786492A JP 24786492 A JP24786492 A JP 24786492A JP H0695152 A JPH0695152 A JP H0695152A
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JP
Japan
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electrode
film
storage capacitor
liquid crystal
metal film
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Pending
Application number
JP24786492A
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English (en)
Inventor
Norio Ota
太田範雄
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 保持容量形成のための別の絶縁膜を使用する
必要がなく、開口率を減少させることなく十分な保持容
量を得る。 【構成】 透光性基板上に半導体と表示電極と配線を形
成した液晶駆動用半導体装置において、透明電極の一部
に金属膜が積層され、金属膜が積層された部分がゲート
電極および走査線の配線を形成し、金属膜が積層されて
いない透明電極部分がゲート絶縁膜を介して走査線の隣
接する薄膜トランジスタの表示電極と電荷保持用のコン
デンサを形成していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電荷保持用のコンデンサ
を備えた液晶駆動用半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図8はツィストネマテック液晶に用いら
れている薄膜トランジスタ(TFT)を使ったアクティ
ブマトリックス型液晶の駆動素子の1つの等価回路を示
す図である。スイッチング用のTFTのゲート電極
(G)に走査線21を、ソース電極(S)に信号線22
をそれぞれ接続し、ドレイン電極(D)に液晶素子(L
C)23の表示電極を接続してコモン電極24との間で
液晶に電圧を印加し駆動する。この時の走査線、信号線
およびドレイン電極の各電圧の一般的な波形は図10に
示すようなものである。図10(a)は走査線の信号で
TFTのゲートパルス波形、図10(b)は信号線22
の信号波形でTFTのソースパルス波形、図10(c)
はTFTのドレイン電圧波形である。
【0003】一般に、液晶表示画面は1秒間に60回切
り換えられるので、図10(a)のゲートパルス波形は
16.7msec周期となる。例えば、480×640
ドット白黒画面で線順次で駆動した場合、1つの走査線
の走査信号幅は16.7÷480≒30μsecとな
る。液晶は絶縁体であり、蓄積される電荷が放電されな
いので交流駆動する必要があり、そのためソースパルス
波形は、図10(b)に示すように交互に正負の信号が
加えられる。
【0004】ところで、液晶の応答速度は通常10ms
ecオーダであるため、30μsecのゲートパルス幅
で駆動しても応答することができない。そこで、図10
(c)に示すドレイン電圧波形のように、信号電圧が加
えられた後の電圧を保持してこれにより駆動するように
している。すなわち、図10(c)においてT1の期間
にゲートパルスが印加された時、ソース電極に信号電圧
がある場合にはドレイン電極の電圧は主にTFTのON
抵抗と液晶の容量によって決まる時定数で上昇する。こ
の時、TFTのON抵抗が大きい場合は、ゲートパルス
印加期間の間に十分な電圧をドレイン電極に供給するこ
とができない。従ってTFTのON抵抗は小さくする必
要がある。
【0005】ゲートパルスが切れた時、ドレイン電極の
電圧は主にTFTのOFF抵抗と液晶の容量および抵抗
によって決まる時定数で放電し電圧が減少するが、次の
ゲートパルスがくるまで(16.7msec)、液晶を
点灯する。このときTFTのOFF抵抗が小さいか、或
いは液晶の容量、抵抗が小さい場合、次のゲートパルス
が来るまで液晶を点灯するのに必要な電圧を保持するこ
とができない。このため、通常、図9に示すように液晶
素子23と並列に保持容量25を接続して放電カーブを
緩やかにし、電圧を保持して液晶を点灯するようにして
いる。
【0006】図11は従来のアクティブマトリックスL
CDを駆動するための薄膜トランジスタの構造を示す図
である。ガラス等の透光性基板1上にトランジスタのゲ
ート電極となる金属膜3、あるいはITO等の透明電極
からなる表示電極7をそれぞれ異なるフォトマスクを使
い、フォトリソグラフィーでパターン形成する。次い
で、金属膜3上にゲート絶縁膜4、半導体層となるa−
Si膜5、上部電極とオーミック接触を得るためのa−
Si膜6を形成した後、パターン形成し、さらにソース
電極8、ドレイン電極9を形成した後、保護用パッシベ
ーション膜10を形成していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図11に示
すような薄膜トランジスタにおける保持容量の形成方法
として、保持容量の一方の電極を各画素全て共通にする
方法と、保持容量の一方の電極として隣接する画素のど
ちらか一方の電極の一部を使用する方法とが考えられて
いる。
【0008】図12は保持容量の一方の電極を各画素全
て共通にした場合を示す図である。この保持容量の形成
方法では透光性基板1上に、まず透明電極2を各画素共
通に形成し、その上に保持容量を形成するための絶縁膜
4aを形成し、表示電極7と透明電極2の重なる部分で
保持容量を形成している。しかし、保持容量を形成する
ための絶縁膜4aは薄膜トランジスタのゲート絶縁膜と
は異なるために、ゲート形成のためには絶縁膜4aの他
にさらにゲート絶縁膜の堆積、パターン形成という工程
を加えなければならないという問題がある。
【0009】図13は保持容量の一方の電極を隣接する
画素のどちらか一方のゲート電極の一部を使用する場合
を示しており、隣接するゲート電極3の一部と表示電極
7の間のゲート絶縁膜4を使ってその重なり部分で保持
容量を形成する。ゲート電極は低抵抗化を図るため一般
に金属膜が使用されているため保持容量の片側は金属膜
となり、この部分は光が透過せず開口率が減少する。そ
の結果、十分な保持容量を得るためにゲート電極面積を
大きくすると一層開口率が減少してしまうという問題が
ある。
【0010】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、保持容量形成のための別の絶縁膜を使用する必要が
なく、さらに開口率を減少させることなく十分な保持容
量を得ることができる液晶駆動用半導体装置を提供する
ことを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の液晶駆動用半導
体装置は、透光性基板上に半導体と表示電極と配線を形
成した液晶駆動用半導体装置において、透明電極の一部
に金属膜が積層され、金属膜が積層された部分がゲート
電極および走査線の配線を形成し、金属膜が積層されて
いない透明電極部分がゲート絶縁膜を介して走査線の隣
接する薄膜トランジスタの表示電極と電荷保持用のコン
デンサを形成していることを特徴とする。
【0012】
【作用】本発明は透光性基板上に半導体素子と表示電極
と配線を持つ半導体装置において、透明電極の一部に金
属膜を積層してこの積層部分をゲート電極とすると共に
走査線の配線とし、金属膜が積層されていない透明電極
部分と走査線の隣接するどちらか一方の薄膜トランジス
タの表示電極とによってゲート絶縁膜を介して電荷保持
用のコンデンサを形成することにより、保持容量のため
の別の絶縁膜を使用する必要がなく、また保持容量を構
成する両方の電極とも透明電極であるため、開口率を気
にせず十分な保持容量を得ることが可能となる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の薄膜トランジスタ部分の構造
を示す図、図2は図1のトランジスタの保持容量部の構
造を示す図、図3は半導体装置の平面図である。なお、
図1は図3のA−A´断面図、図2はB−B´断面図に
対応する。図中、1はガラス基板、2は透明電極膜、3
は金属膜(ゲート電極)、4はSiNx膜(ゲート絶縁
膜)5はa−Si膜、6はn型ドーピングa−Si膜、
7は表示電極、8はソース電極、9はドレイン電極、1
0はパッシベーション膜である。
【0014】図1に示す半導体装置は図11の半導体装
置に比して、ゲート電極が透明電極2、金属膜3の2層
構成になっている点以外は全て同じである。ゲート電極
3を透明電極2上に積層して形成することにより、後述
するようにゲート電極3と表示電極7とを同じフォトマ
スク使って1回のフォトリソグラフィーで形成し、表示
電極7上の金属膜は後の工程で絶縁膜のパターンをマス
クとしてエッチングし、従来のものに比してフォトマス
クを使った重ね合わせ露光を1回省略し、また、ゲート
電極3の配線がゲート電極になる金属膜3と透明電極膜
2との2層となり、2層とも断線する確率は極めて少な
いので、断線不良の発生を低減化し、歩留まりを向上す
ることができる。
【0015】本発明においては、この金属膜3と透明電
極膜2との2層構成を利用して保持容量を形成するよう
にしたものであり、透明電極の一部に金属膜を積層して
この積層部分をゲート電極とすると共に走査線の配線と
し、金属膜が積層されていない透明電極部分と走査線の
隣接するどちらか一方の薄膜トランジスタの表示電極と
によってゲート絶縁膜を介して電荷保持用のコンデンサ
を形成する。
【0016】図3に示すように、n−1番目の走査線の
ゲート電極が一部形成された透明電極2は、n番目の走
査線に対応する薄膜トランジスタの表示電極7と相対向
して保持容量を形成している。すなわち、図3のB−B
´断面図である図2に示すように、透明電極2の一部に
は金属膜からなるゲート電極3が形成されており、この
金属膜が積層されていない透明電極2の部分はゲート絶
縁膜4を介して隣接する薄膜トランジスタの表示電極7
と相対向しており、この重なり部分で保持容量が形成さ
れている。この保持容量の両方の電極とも透明であるた
め、図3において重なり部分を十分大きくし、保持容量
を大きくしても、開口率には影響が生じない。このよう
に保持容量のための絶縁膜を別に設ける必要もなく、ま
た開口率を気にせずに十分な大きさの保持容量を確保す
ることが可能となる。
【0017】次に、図4〜図7により本発明の半導体装
置の製造プロセスについて詳細に説明する。
【0018】先ず、図4(a)に示すように、透光性の
基板、例えばガラス基板1上にITO膜等の透明電極膜
2´を真空蒸着、スパッタ法等の方法により基板全面に
堆積し、この上に図4(b)に示すように、Ta,C
r,Al,Ti等の金属膜あるいは合金膜、複合膜3´
を全面に真空蒸着、スパッタ法等の方法によって堆積す
る。
【0019】次いで図4(c)(TFT部)、図4
(d)(保持容量部)に示すように、金属膜3´を堆積
した基板を通常のフォトリソ工程により保持容量の片側
の電極のレジストパターンを形成し、エッチングにより
金属膜および透明電極膜を所定のパターンに加工する。
【0020】次いで図4(e)(TFT部)、図4
(f)(保持容量部)に示すように、通常のフォトリソ
工程によりゲート電極のレジストパターンを形成し、エ
ッチングにより金属膜を所定のパターンに加工する。こ
れにより、ゲート電極のパターンを得るとともに、透明
電極で保持容量の片側の電極パターンを得る。
【0021】次いで図5(a)(TFT部)、図5
(b)(保持容量部)に示すように、図4の基板上に、
ゲート絶縁膜となるSiNx膜、半導体層になるa−S
i膜、上部電極と良好なオーミック接触を得るためのn
+ a−Si膜をプラズマCVD法によって連続的に堆積
する。ここで堆積したSiNx膜は、ゲート絶縁膜だけ
でなく、保持容量の容量部になる。
【0022】次いで図5(c)(TFT部)、図5
(d)(保持容量部)に示すように、この基板を通常の
フォトリソ工程により半導体層用のレジストパターンを
形成し、ドライエッチッグ等によりn+ a−Si膜/a
−Si膜を所定のパターンにエッチングする。
【0023】次いで、この基板の上に通常のフォトリソ
工程によりゲート電極の接続を得るためのコンタクトホ
ール用のレジストパターンを形成し、ドライエッチング
等によりSiNx膜を所定のパターンによってエッチン
グする。なお、この工程は基板の縁の端子部の処理であ
るため、素子部を示している図面上には示されていな
い。
【0024】この基板上に、図6(a)(TFT部)、
図6(b)(保持容量部)に示すように、ITO膜等の
透明電極膜を真空蒸着、スパッタ法等の方法によって全
面に堆積し、通常のフォトリソ工程によって表示電極の
パターンを得る。この時、表示電極の一部は保持容量の
もう一方の電極になる。
【0025】次いで図6(c)(TFT部)、図6
(d)(保持容量部)に示すように、この基板上に金属
膜を堆積し、通常のフォトリソ工程によりソース・ドレ
イン電極用のレジストパターンを形成し、エッチングに
よりソース電極、ドレイン電極を得る。この時、n+
−Si膜と接する上部電極用の金属膜としては、Cr、
Ti等のn+ a−Si膜との間にシリサイド膜を形成で
きる材料が望ましく、さらに上部電極は単膜だけでな
く、応力の緩和、低抵抗化の目的で複合膜を用いても良
い。
【0026】次いで、図7(a)(TFT部)、図7
(b)(保持容量部)に示すように、この基板のチャン
ネル部分にあるn+ a−Si膜を図6(c)(d)にお
ける上部電極のパターンを使ってドライエッチング等で
除去する。
【0027】さらに図7(c)(TFT部)、図7
(d)(保持容量部)に示すように、この基板の上にS
iNx等の保護用のパッシベーション膜を堆積し、通常
のフォトリソ工程によりパッシベーション用のレジスト
パターンを形成し、エッチングにより加工する。
【0028】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、保持容量
を形成するための別の絶縁膜を使用する必要がなく、さ
らに保持容量を構成する両方の電極とも透明電極膜を使
うため、開口率を気にせずに十分な保持容量を得ること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の薄膜トランジスタ部分の構造を示す
図である。
【図2】 図1のトランジスタの保持容量部の構造を示
す図である。
【図3】 半導体装置の平面図である。
【図4】 トランジスタの製造プロセスを示す図であ
る。
【図5】 トランジスタの製造プロセスを示す図であ
る。
【図6】 トランジスタの製造プロセスを示す図であ
る。
【図7】 トランジスタの製造プロセスを示す図であ
る。
【図8】 液晶駆動用薄膜トランジスタの等価回路を示
す図である。
【図9】 保持容量を設けた等価回路を示す図である。
【図10】 図8の回路の各部の電圧波形を示す図であ
る。
【図11】 従来の液晶駆動用半導体装置を示す図であ
る。
【図12】 保持容量の形成方法を示す図である。
【図13】 保持容量の形成方法を示す図である。
【符号の説明】
1…ガラス基板、2…透明電極膜、3…金属膜(ゲート
電極)、4…SiNx膜(ゲート絶縁膜)、5…a−S
i膜、6…n型ドーピングa−Si膜、7…表示電極、
8…ソース電極、9…ドレイン電極、10…パッシベー
ション膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透光性基板上に半導体と表示電極と配線
    を形成した液晶駆動用半導体装置において、透明電極の
    一部に金属膜が積層され、金属膜が積層された部分がゲ
    ート電極および走査線の配線を形成し、金属膜が積層さ
    れていない透明電極部分がゲート絶縁膜を介して走査線
    の隣接する薄膜トランジスタの表示電極と電荷保持用の
    コンデンサを形成していることを特徴とする液晶駆動用
    半導体装置。
JP24786492A 1992-09-17 1992-09-17 液晶駆動用半導体装置 Pending JPH0695152A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001002902A1 (en) * 1999-07-02 2001-01-11 Three-Five Systems, Inc. Methods and apparatus for a display compatible with a wide range of liquid crystal materials
JP2018159948A (ja) * 2005-12-26 2018-10-11 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001002902A1 (en) * 1999-07-02 2001-01-11 Three-Five Systems, Inc. Methods and apparatus for a display compatible with a wide range of liquid crystal materials
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