JPS6055382A - 液晶表示装置 - Google Patents

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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明はスイッチングトランジスタマトリックスプレイ
を用いた液晶表示装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年スイッチングトランジスタをマトリクスアレイに構
成して駆動回路とした液晶表示装置が注目されている。

この方法は、基板上に設けられたスイッチングトランジ
スタマトリクスの各ドツトに画像情報を蓄積しておき、
これら画像情報をマトリクスアレイ上に設けられた液晶
ノーの各ドットに対応した位置に表示を行ない所望の画
像を得ようとするものであシ、従来の表示装置の主流で
あったＣＲＴを用いた方法に比べ、原理的にはるかに薄
型の表示装置が実現できる。又、ＣＲＴの表示原理がけ
い光物質に高エネルギーの電子ビームを側突させ発光さ
せるため、全画面が常に表示されているわけでなく、人
間の目の残像現象を利用したものとなっており、フリッ
カ−雑音等があり見易さに問題があった。これに対し、
トランジスタマトリクスを用いた液晶表示装置はほぼ全
時間表示となり、ＣＲＴよりもよシ自然な画面を得るこ
とができる。更に、ＣＲＴに比べ平坦な画面が得られる
こと、高圧電源を必要としないこと、真空領域が必要で
なく、全固体装置であるため小型軽量で十分な強度が得
られること、などの特徴を有する。

ところで、スイッチングトランジスタの材料としては、
結晶、多結晶、アモルファス状態のＳｉ。

ＣｄＳｅ　、Ｔｅ　、Ｃｄ８等が用いられる。特に近年
では、トランジスタマトリクスアレイの大面積化、低コ
スト化のために、低温プロセスで作製可能な多結晶半導
体やアモルファス半導体を用いた薄膜トランジスタ（Ｔ
ＰＴ）が注目されている。

このような半導体材料やプロセス技術の発展に伴なって
ガラス基板等の比較的低温で取扱うことの必要な基板上
にもスイッチングトランジス（等のアクティブマトリッ
クス素子を形成できるようになり、低価格で大面積の表
示装置が実用段階になってきた。しかしながら低温で形
成する絶縁膜をゲート酸化膜として用いている為にピン
ホール等の欠陥を多く発生させる等アクティブマトリッ
クスの歩留りを著しく低下させていた。

〔発明の目的〕

本発明は上記の点に鑑み、ゲート絶縁膜を必要としない
スイッチングトランジスタ素子構造を採用した高歩留り
で高信頼性の液晶表示装置を提供する仁とにある。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明の液晶表示装置は、まず第１の絶縁性
基板上にスイッチングトランジスタとなる半導体薄膜パ
ターンと、この半一導体薄膜・くターンの一細から延設
するソース電極とドレイン電極を形成する。又、第２の
絶縁性基板上には透明導電膜からなる共通電極と透明導
電膜もしくは不透明の金属よりなるゲート電極を形成す
る。

この第１の絶縁性基板と第２の絶縁性基板はそれぞれの
電極パターンが互いに向き合い液晶を介在して一体化さ
れ、ゲート電極パターンは半導体膜パターン上に位置し
、又、共通電極パターンはドレイン電極の真上に位置し
てそれぞれが形成されている。そしてソース電極とゲー
ト電極とは実質的に直交するように複数本ずつ延設され
、スイッチングトランジスタのマトリックスアレイを構
成している。そこでまず、ソース電極に所望の電圧を加
え、次いでゲート電極に電圧を印加すればソース電極と
ドレイン電極と圧電流通過が生じる。

そしてこのゲート印加時間内に於いてドレイン電極と共
通電極との間に電位の変化が起ればこのドレイン電極と
共通電極にはさまれた領域の液晶の結晶軸が回転し表示
としてのモードを変える。

〔発明の効果〕

このように本発明はＭＯ８構造をもつ薄膜スイッチング
トランジスタのゲート絶縁膜として液晶層を用いている
。この為にゲート絶縁膜を半導体薄膜パターン上に新た
めて形成する必要がなく一挙に液晶表示装置を作り上け
ることができ、ゲート絶縁膜のピンホールによるゲート
−電極と半導体薄膜パターンとの短絡欠陥がなくなる。

又、構造の簡略化によりプロセスが太幅忙短縮でき、従
って製造の歩留シ向上とともに液晶表示装置の信頼性を
図ることができる。

〔発明の実施例〕 以下本発明の詳細な説明する。

第１図はトランジスタマトリクスアレイの基本構成を示
す概略図である。表示画面はたて１ｎ本、横ｎ本のマト
リクス状に分割され全部でｍ、ｎ個の単位画素に分割さ
れている。各マトリクスの交点Ｃ，，、Ｃ，２，・”　
”ｍｎ　Ｋはメモリ機能をもつ画素回路が構成式れてお
り、各画素の画像情報が蓄えられ、この情報に従い、マ
トリクスアレイ上に設けられた液晶の各画素に対応した
領域で表示が実現されるようになっている。

具体的な画素回路は第２図に示されるような単純な構成
のものが使用されている。これは、高精細な表示画面を
得るためには、マトリクスの大きさｍ　、　ｎが非常例
大きくなるため、高歩留りでマトリクスアレイを作成す
るためには、より単純な回路が望まれるからである。第
２図において２０はトラン゛スフアゲートとしてのトラ
ンジスタ、３０は液晶層、４０は画像信号を蓄積するキ
ャパシタである。トランジスタ２０のゲート電極は例え
ばＸｌのアドレスラインに接続され、ソース電極は例え
ばＹｌのデータラインに接続されている。アドレスライ
ン及びデータラインはそれぞれＶＸｔ。

ＶＹＩ　のパルス電源に接続されている。アドレスライ
ンＸＩＫ）ランジスタ２０をＯＮ状態にするゲートパル
スが入ったとき、トランジスタ２０のチャネルが導通し
、このときデータライン￥１に用意された画像信号がキ
ャパシタ４０に蓄積され、ゲート電圧ｖＸ１　が零〇間
その信号はキャパシタ４０に記憶される。この蓄積され
た画像信号に対応して液晶３０が駆動される。なお、ア
ドレスライン上ｌ上の他のトランジスタも同時にＯＮ状
態となり、それぞれそのときのデータライン上に用意さ
れた画像信号ｖｙｉ、ｖｙ２．・・・、ＶＹ、が各画素
回路ＣＩＩ　Ｉｃａ２＋　”’　＋　Ｃ１ｎｌに蓄積さ
れる。同様にしてｘ、＋、、Ｘ＋＋２　というふうにア
ドレスライン上の画像信号が次々に蓄積されていき、全
画面の信号が曹き込まれることになる。

第３図および第４図は第２図の画素構成を具体的な構造
とした場合の平面図２よび断面図である。

第３図において、アドレスラインＸＩ、Ｘ２とデータラ
インＹｌ、Ｙ２．Ｙ３の向きは第２図に示した場合と異
なっている。

まず、ガラス基板等の透明絶縁性基板１上に例えば膜厚
２０００ＡのＩＴＯ（透明導電りからなる付加容量電極
１４を形成する。ただし第３図には示していない。次に
例えば膜厚１５００ＡのＳｉｎ。

からなる絶縁膜１５を絶縁性基板１および付加容量電極
１４上一体に形成する。次いで膜厚３０００Ａのアルミ
ニウムによるソース電極１１と２０００Ａ（７）　ＩＴ
ＯＫよるドレイン電極１２を形成し、この上カラ例えば
膜厚３０００λのアモルファスシリコンからなる半導体
薄膜をＣＶＤによシ付着させ、所望のパターンとなるよ
うにホト・エツチング技術を用いて半導体薄膜パターン
１３を形成する。

次にもう一方の絶縁性基板２としての透明ガラス基板上
に、例えば膜厚３０００Ｘのモリブデンによるゲート電
極２１と例えば膜厚２００ＯＡのＩＴＯＫよる共通電極
２２を形成する。

そうして絶縁性基板１と絶縁性基板２とをそれぞれの電
極が向き合うように且つそのすき間を例えば５μｍとな
るようにして保持しこのすき間に液晶３を注入して一体
化する。このとき、ゲート電極２１と半導体薄膜パター
ン１３、共通電極２２とソース電極１２がそれぞれ位置
合せされスイッチングトランジスタマトリックスアレイ
の液晶表示装置が完成する。

第５図および第６図は本発明の他の実施例を示すもので
ある。第５図は画素の回路構成を示すが第２図で示した
付加容量が取り除かれていて、第６図の断面図で示すよ
うに構造が簡略化されている。これは液晶３自体にも何
らかの電気的容量を持つ為の理由からである。すなわち
データの書き変えとアドレス走査の切換えが速ければ、
共通電極２２とドレイン電極１２にはさまれた領域の液
晶３の容量で充分なデータ保持時間が得られるものであ
る。この構造に於けるプロセスは付加容量電極と絶縁膜
を省くと、後の工程は第２図〜第４図と同じである。

第７図は構造の変形例を示す断面図である。まず、絶縁
性基板１に半導体薄膜パターン１３を形成し次いでソー
ス電極１１およびトレー１ン電極１２を形成することに
よってスイッチングトランジスタのソース電極とドレイ
ン電極を作っているもので実質的効果は第４図、第６図
と何らかわらない。

尚これまで説明したところでゲートパルスの金属として
はモリブデン又、ソース電極としてはアルミニウムを用
いたが、他の金属を使って伺らさしつかえない。あるい
はゲート電極は共通電極と同じＩＴＯで、又、ソース電
極はドレイン電極と同じＩＴＯを用いて形成すれば、更
に工程が短縮されるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に・於けるスイッチングトランジスタマ
トリックスアレイの構成を示す図、第２図は画素回路の
構成例を示す図、第３図および第４図は画素のようすを
示す平面図および断面図、第５図および第６図は本発明
の他の実施例を説明する為の画素回路の構成とその断面
図、第７図はもうひとつの実施例を説明する為のスイッ
チングトランジスタの部分断面図である。 １．２：絶縁性基板 ３：液晶 Ｘｉ、Ｘ２．Ｘ３．、、Ｘ　：７ドＬｚス９（：／Ｙｌ
　、Ｙ２　、Ｙ３．１１３．Ｙ　：データラインＶＸＩ
、ＶＸ２．・、ＶＸ　ニア）”レスパルス１１ ＶＹ、１　、ＶＹ２、−、ＶＹ　：　ｆ　−タハル、ｘ
Ｉ ｃＨ、ｃ、、　”ｍｎ　”画素（マトリックスの交点）
１１：ソース電極 １２ニドレイン電極 １３：半導体薄膜パターン １４：付加容量端子電極 １５：絶縁膜層 ２０ニスイツチングトランジスタ ３０：液晶セル ４０：付加容量 ２１：ゲート電極 ２２：共通電極 代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第　３　
図 第　４　図 ／／　Ｊ　１１　／４ 第　６　図 第　７　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）第１の透明絶縁性基板上に形成した複数個の半導体
   薄膜パターンと、この複数個の半導体薄膜パターンの一
   部からそれぞれ延設する複数本のソース電極および複数
   個のドレイン電極と、この複数本のソース電極と複数個
   のドレイン電極および半導体薄膜パターンとを含む前記
   第１の透明絶縁性基板の表面を所定の厚みで覆う液晶と
   、この液晶に接触する前記複数個の半導体バターｙ上に
   位置した複数本のゲート電極および前記複数個のドレイ
   ン電極上に位置した共通電極と、この複数本のゲート電
   極と共通電極を保持する第２の透明絶縁性基板とからな
   るスイッチングトランジスタマトリックスプレイを備え
   たことを特徴とする液晶表示装置。 ２）前記第１の透明絶縁性基板上にはその下地層として
   透明導電膜からなる付加容量電極と、この付加容量電極
   を覆う透明絶縁膜とが形成されていることを特徴とする
   特許 記載の液晶表示装置。 ３）前記半導体薄膜パターンが非品質シリコンまたは多
   結晶シリコンであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の液晶表示装置。 ４）前記ゲート電極およびソース電極が透明導電膜より
   なることを特徴とする特許請求の一範囲第１項記載の液
   晶表示装置。