JP3187254B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
を表示する液晶表示パネル等の画像表示装置に関する。
置では、透明絶縁基板上、あるいは半導体基板上に画像
を表示するためのセル状の液晶を有する各絵素が2次元
マトリクス状に設けられており、上記各絵素を駆動する
ための信号配線、走査配線が各絵素の境界線に沿ってそ
れぞれ設けられている。
線からの画像信号を断接するスイッチング素子としてト
ランジスタ(主にNchまたはPchのMOSトランジスタ
1素子からなる)が形成され、絵素内の残り領域に絵素
電極を形成することで、液晶表示装置の1絵素を構成し
ている。
5、図16(図15は等価回路、図16は概略平面図)
に示す。
うに、絵素53の1方の電極である絵素電極53aが、
信号配線52とスイッチング素子51のソース−ドレイ
ンの端子間を介して接続されており、またスイッチング
素子51のゲート端子は走査配線54に接続されてい
る。
てスイッチング素子51がONとなると、スイッチング
素子51を通して信号配線52の絵素データが絵素53
に書き込まれる。次に、走査配線54が非アクティブと
なってスイッチング素子51がOFFになった後も、絵
素53に保持された電荷により、絵素53の液晶に電界
が印加され続けて表示画像が維持されることになる。
抵抗が存在するため、絵素53に蓄積された電荷が、こ
のリーク抵抗を介して、リーク電流として漏れ出すこと
になり、ON状態の液晶の電界が低下して、各絵素53
におけるコントラストの低下やフリッカー等の表示品位
の低下という問題を生じている。
/ソースフォロア回路/サンプルホールド回路、その他
表示画像の品位向上のために絵素電極53aを駆動する
駆動回路を複数のトランジスタ、コンデンサ等の回路素
子を用いて、各絵素53内に形成することが考えられ
る。
報では、絵素の駆動回路にバッファアンプを設ける提案
をしている。上記公報について図17により説明する
と、スイッチングトランジスタ51と保持容量であるコ
ンデンサ55、それにバッファアンプ56で構成され、
スイッチングトランジスタ51のゲートには走査配線5
4、ソースには信号配線52が接続されている。
スタ51がオンし、コンデンサ55に所定の電圧を書き
込んだ後、その電圧を保持するが(その時、スイッチン
グトランジスタ51はオフ)バッファアンプ56の入力
インピーダンスは高抵抗であるので、コンデンサ55で
保持する電圧はリークせずに、バッファアンプ56の電
源VDDより電流を供給し続けることができる。それによ
り、液晶CL のリーク抵抗が小さくても、ON状態の液
晶に対して所定の電界を保持することが可能となる。
では、そのバッファアンプにCMOS構成を採用し、液
晶に対して正負の極性の電界をそれぞれ保持できる回路
を提案している。
求められている要求を挙げると、高品位テレビ(HDT
V)等への対応により、絵素の開口率アップと微細化、
および高速走査の要求がある。
アモルファスシリコンでは、移動度が 0.1〜0.5 cm2V
-1S-1程度であるので、通常の駆動方法では高速化は困
難であるが、移動度が高い、例えば多結晶シリコンや、
単結晶シリコンを用いてトランジスタを形成すれば高速
化を図ることができる。
より、絵素電極(上記公報では反射電極)の下に絵素電
極の駆動回路を配置することで開口率を上げる手段を開
示している。
リコンや単結晶シリコンによってトランジスタを形成す
れば、高速でリークが少なく、しかもトランジスタの形
成が微細にできるので、絵素の微細化を可能にする回路
を構成することができる。
トランジスタの構成、および製造方法について図18に
より説明する。
ン(SiO2)からなるベースコート(図示せず)を形成
し、その上にアモルファスシリコン膜をプラズマCVD
等によりデポジションし、さらに上記アモルファスシリ
コン膜を固相成長あるいはレーザー結晶化させることに
より、ノンドープの多結晶シリコン(以下ポリシリコ
ン)を形成し、それを熱酸化しゲート酸化膜61を形成
する。
62をアルミニウム(Al)により形成した後、Nchト
ランジスタを形成する場合には、ボロンイオン等のn型
イオンを所定位置にそれぞれ打ち込み、n+ 型のポリシ
リコンをゲート電極の両側に形成してソース63、ドレ
イン64をそれぞれ形成する。なお、Pchトランジスタ
を形成する場合には、リンイオン等のp型イオンを同様
に打ち込む。
2の上に、陽極酸化により、陽極酸化膜65を形成す
る。その後、層間絶縁膜66を形成し、その層間絶縁膜
66の所定の位置にコンタクトを開け、アルミニウムか
らなるソース配線67、ドレイン配線68をそれぞれ形
成し、最後に、どちらか一方が、絵素電極となる透明導
電膜(ITO)69に接続され絵素70のトランジスタ
を形成する。
65は、アルミニウムからなるゲート電極62の耐熱性
を上げるための他に、ソース67、ドレイン68間のチ
ャンネル抵抗やオフ電流に関係して、Pch、Nchトラン
ジスタのそれぞれで製造方法を変える場合がある。
る。多結晶シリコン、単結晶シリコンで形成するトラン
ジスタは外部光が直接照射されると、トランジスタの光
リーク電流の発生をもたらし、また、電磁波によっても
リーク電流が発生する。
の増加を招き、絵素容量に蓄積された電荷をリーク電流
として直ちに放電してしまい、表示画像のコントラスト
不足、フリッカーなどの表示品位の低下を引き起こすと
いう課題を生じている。
配置されるので、配線と反射電極の間で容量結合が生
じ、表示電位へのクロストークを発生するという課題も
生じている。
介してスイッチング素子を覆うように反射電極を形成す
ることにより、外部光を遮断して光リーク電流を低減す
る提案がされている。
報では、トランジスタの拡散層より多結晶シリコンを用
いて引き出し、拡散層は絶縁膜を介してアルミによる液
晶駆動電極で覆う提案が開示されている。
では、トランジスタとコンデンサからなる駆動回路上を
単位絵素として反射電極を形成する案が開示されてい
る。
は、トランジスタの拡散層と接続する多結晶シリコン層
の上に、絶縁層を介して液晶駆動電極(第2メタル層)
との間、遮光用金属層(第1メタル層)を設ける2層メ
タル構造が開示されている。
は、ドレイン電極に接続されている第1の画素電極と、
反射電極となる第2の画素電極とを有し、絶縁層を介し
第1画素電極あるいは第2画素電極で信号配線電極を覆
う構造で、そのドレイン電極と第1の画素電極の間の絶
縁層の誘電率が、第1の画素電極と第2の画素電極の間
の絶縁層の誘電率より小さいことが開示されている。
改善をもってしても、以下の課題を残している。
スタ1回路の時は有効であるが、およびで示すよう
に回路が複数になると、該液晶駆動電極で覆うのは限界
があり、配線や、拡散層に、回り込んだ光が照射される
可能性が高い。
て限定している為、光の回り込みは顕著であるし、駆動
回路上に有機絶縁膜なるポリイミドにて平坦化する技術
の開示であり、本質的に本発明と趣を異にするものであ
る。
ンを使用するものであり、基本的なプロセス工程が、2
層メタル工程であるので、必然的に2層目メタルは液晶
駆動電極、1層目メタルは遮光層になるので、配線は多
結晶シリコン層となり、絵素駆動回路規模が大きくなる
と実現が困難である。
には接続されないので、電位的にフローティング状態で
あり、上記遮光槽の電磁遮蔽効果が小さい。また、前述
のように絵素の駆動電極が信号配線や走査配線を覆うよ
うにして形成される構成においては、上記各配線からの
容量結合の影響を防止する効果は小さい。
は、絵素電極ごとにフローティング状態で存在するた
め、絵素電極の駆動回路(配線も含む)からの漏れ電界
は、遮光層の電位をそのまま変動させることになり、ひ
いては、液晶駆動電極の電位を変動させることになるか
らである。
て、2層目の配線を形成するといった、配線の効率面で
の提案は、当然なされていない。
イン電極に接続されているので、該電極層は信号を伝達
する手段でもある。このような電極層は、対ノイズ性の
インピーダンスが高く、該電極層を誘電率が小さい絶縁
層を介して用いても、それには限界があり、外部電界や
外部磁界の影響を受けやすい。特に絵素電極の駆動回路
内に、高周波の信号配線や高電圧の電源配線が形成され
ている場合(前述の複雑な回路系では多い)では、こち
らの配線の影響を受けやすい。
ように(トランジスタとコンデンサとの回路素子が2つ
以上で形成される回路)、回路が複雑化し、回路素子が
複数になった場合に、回路の面積が拡大し、外光が回路
素子に照射され易くなる例を、単結晶シリコンを基板ベ
ースとして、各回路素子にCMOS回路構成を含む例に
ついて説明する。
ランジスタが対となって構成されるものであり、半導体
基板がP型基板の場合、Pchのトランジスタを形成する
には、あらかじめPchトランジスタが形成される領域
に、基板のP型とは反対の導電体であるN型の拡散層を
確保しなくてはならない(これをNウエルと呼ぶ)が、
それらの領域が各絵素ごとに分散して存在する。
大きいので結果的に絵素電極の駆動回路の形成に必要な
面積が増加することになる。前述のごとく、絵素に求め
られる要求に微細化があるので、絵素電極下の駆動回路
の面積が拡大しても、極力、絵素電極の拡大化を招かな
いようにするため、絵素電極の領域ぎりぎりに駆動回路
が形成されるようになる。
素子に照射される面積を大きくし、特に絵素と絵素のす
き間やその隙間の近傍の回路素子に外光が照射される確
率を大きくすることになる。
ランジスタのNウエルは、通常、回路の一番高い電位に
接続しなくてはならないが、前述のごとくNウエルが分
散して存在すると電位勾配が起こり易く、また、ノイズ
に対しても弱くなる課題がある。特にパネルが大型化に
なる場合はそれが顕著である。
タを形成する複数の駆動回路では、Pch、Nchトランジ
スタが混在して存在することになる。従来例におけるト
ランジスタ構造で述べたとおり、ゲート電極上の陽極酸
化膜は、Pch、Nchトランジスタのチャンネル抵抗やオ
フ電流に関係するので、別々の製造方法をとられる場合
が多い。
ルの例と同様に、複数の回路では、Nchトランジスタ用
の陽極酸化膜およびPchトランジスタ用の陽極酸化膜が
分散して存在することになる。このことから、製造の際
に、陽極酸化膜の膜厚を均一に形成し難くなるし、ま
た、後の不要な陽極酸化膜を除去する際にも、アルミニ
ウム残りや、除去欠陥が起こりやすくなるという欠点が
あった。
たものであり、絵素電極の面積拡大を招かずに、液晶の
リーク抵抗を介してリーク電流が流れることによるフリ
ッカーやコントラスト低下など、表示画像の品位低下の
発生を低減するための絵素電極の駆動回路を効率的、か
つ信頼性を向上させる構成を提案し、しかも、外光の遮
蔽と電磁遮蔽および信号配線や走査配線からの漏れ電界
の影響を抑制できて、高品位な画像を表示できる画像表
示装置を提供することを目的としている。
は、画像を表示するための絵素が、多数、2次元マトリ
クス状にそれぞれ基板上に配され、各絵素をそれぞれ駆
動するための複数種の回路素子が、上記基板上にモノリ
シックにそれぞれ形成され、隣接した各絵素における少
なくとも1つの同種の各回路素子としての同種回路素子
は、互いに近接するように上記各絵素の互いに対面する
周辺部にそれぞれ設けられ、上記同種回路素子間で、そ
れぞれのウエル層が共有されていると共に、上記各同種
回路素子の少なくとも一部が、隣接する各絵素の形成領
域に対してオーバーラップするようにそれぞれ配置され
ていることを特徴としている。
るための絵素が、多数、2次元マトリクス状にそれぞれ
基板上に配され、各絵素をそれぞれ駆動するための複数
種の回路素子が、上記基板上にモノリシックにそれぞれ
形成され、隣接した各絵素における少なくとも1つの同
種の各回路素子としての同種回路素子は、互いに近接す
るように上記各絵素の互いに対面する周辺部にそれぞれ
設けられ、上記同種回路素子間で、それぞれのウエル層
が共有されていると共に、上記絵素を駆動するための各
回路素子が、各絵素の境界線に対してほぼ線対称、ある
いは上記各回路素子の少なくとも一部がほぼ点対称とな
るように配されており、上記各回路素子を駆動するため
の負電源配線が、各絵素の境界線に沿うように設けら
れ、上記隣接する各絵素では、上記負電源配線が共用さ
れており、さらに、上記各同種回路素子の少なくとも一
部が、隣接する各絵素の形成領域に対してオーバーラッ
プするようにそれぞれ配置されているいることを特徴と
している。
は2記載の画像表示装置において、上記複数種の回路素
子は、PchトランジスタおよびNchトランジスタで
あり、上記同種回路素子は、上記ウエル層として、上記
基板と反対導電型の拡散層が形成されたPchトランジ
スタまたはNchトランジスタであることを特徴として
いる。
の画像表示装置において、画像を表示するための各絵素
の一方の電極が、光反射性を有した反射電極であり、上
記各同種回路素子の少なくとも一部が、隣接する各絵素
の形成領域に対してオーバーラップするように、上記反
射電極の裏面側に絶縁層を介してそれぞれ配置されてい
ると共に、負電源配線に接続され、しかも、上記絵素の
間に照射された外光が、上記同種回路素子へ照射される
ことを防止する遮蔽電極が設けられていることを特徴と
している。
置において、画像を表示するための各絵素の一方の電極
が、光反射性を有した反射電極であり、各回路の少なく
とも一部が、隣接する各絵素の形成領域に対してオーバ
ーラップするように、上記反射電極の裏面側に絶縁層を
介してそれぞれ配置されていると共に、第1の導電体よ
り形成され、各回路素子を駆動するための第1の配線
と、第2の導電体より形成される遮蔽電極と、第3の導
電体より形成される各反射電極とが基板上に裏面側から
表面側に向かって順次積層され、遮蔽電極は、各回路素
子および第1の配線を第1絶縁層を介して覆い、かつ、
遮蔽電極が上記第1の配線に接続され、さらに、第2絶
縁層を介して前記各反射電極および上記各反射電極間を
覆うように形成されていてもよい。
て、各回路素子と遮蔽電極を分離する第1絶縁層の誘電
率が、上記遮蔽電極と反射電極を分離する第2絶縁層の
誘電率より小さくなるように設定されていてもよい。
において、各回路素子と遮蔽電極を分離する第1絶縁層
の厚みが、上記遮蔽電極と反射電極を分離する第2絶縁
層の厚みより大きくなるように設定されていてもよい。
おいて、各回路素子を駆動するための第2の配線層が第
2の導電体により基板上に形成されており、第2の配線
層と前記遮蔽電極とが基板上における同層となるように
形成されていてもよい。
Nchトランジスタ等の複数のスイッチング素子、コンデ
ンサ等からなる回路素子を基板上にモノリシックに形成
する場合、同種の回路素子(同種回路素子)、例えばP
chトランジスタをモノリシックに基板上に形成するため
のN型の拡散層を上記基板上に形成するとき、各絵素を
それぞれ駆動するための各Pchトランジスタ同志が、互
いに近接するように上記各絵素の互いに対面する周辺部
にそれぞれ設けられ、しかも、これらの同種回路素子間
で、それぞれのウエル層を共有することにより、上記各
PchトランジスタのN型の拡散層における少なくとも一
部を共用化することが可能となる。
素子の少なくとも一部が隣合う絵素に対して互いにオー
バーラップするように配されており、オーバーラップさ
せる回路素子が同種のもの(例えばPchトランジスタ)
なので、さらに上記各PchトランジスタのN型の拡散層
における少なくとも一部を共用化することが容易とな
る。
N型の拡散層を、個々の絵素にてそれぞれ設ける必要が
ある場合と比べて、絵素を駆動するための各回路素子が
設けられる面積低減と、回路素子の形成の効率化、かつ
信頼性の向上が図れる。
に加えて、隣接する各絵素の回路素子の配列が、各絵素
の境界に対して線対称、あるいは上記各回路素子の少な
くとも一部がほぼ点対称に配されていることにより、一
部の回路素子の設計を省くことができて、全ての回路素
子の設計を考慮する必要がなくなる。これにより、回路
素子の設計を簡素化でき、また、各回路素子を形成する
ための回路パターンを共用できるので、上記各回路素子
を形成する際のコストを軽減できる。さらに、隣合う絵
素間で、上記各絵素に用いられる回路素子の負電源配線
を共用できることにより、回路素子の形成に必要な面積
の低減が図れる。
素子の少なくとも一部が隣合う絵素に対して互いにオー
バーラップするように配されており、オーバーラップさ
せる回路素子が同種のもの(例えばPchトランジスタ)
なので、さらに上記各PchトランジスタのN型の拡散層
における少なくとも一部を共用化することが容易とな
る。
板上では、Nウエル、すなわち、Pchトランジスタの基
板電位として正電位にしなければならないPchトランジ
スタのNウエルを集めることができる。これとは逆に、
N型半導体の基板上では、NchトランジスタのPウエル
を集めることができる。
おける各回路素子の少なくとも一部が隣合う絵素に対し
て互いにオーバーラップするように絶縁膜を介してそれ
ぞれ配置され、しかも、遮蔽電極が負電源配線に接続さ
れていることにより、各回路素子に対する遮蔽電極およ
び反射電極による遮光を確保しながら、各回路素子の形
成面積を抑制できる。また、遮蔽電極が負電源配線に接
続されているので、上記回路素子に対して電磁遮蔽で
き、各絵素における表示画像の品位低下を防止した高品
位な表示画像が得られる。その上、オーバーラップさせ
る回路素子を同種のもの、例えばPchトランジスタとし
た場合、さらに上記各PchトランジスタのN型の拡散層
における少なくとも一部を共用化することが容易とな
る。
ば、遮蔽電極を反射電極と回路素子を形成する第1およ
び第3導電体層の間に積層することより、反射電極だけ
でなく遮蔽電極も遮光層としても機能するため、反射電
極の1層にて上記回路素子に対する光を遮蔽する場合に
比べ、反射電極の形成面積の拡大を招かずに一層の回路
素子での光リーク電流の低減が遮蔽電極によって可能と
なる。
に接続されていることで、上記回路素子に対して電磁遮
蔽することができる。これにより、上記構成では、各絵
素における表示画像の品位低下を防止した高品位な表示
画像が得られる。
を有し、しかも、第1絶縁層の誘電率を限定する構成に
よれば、第1絶縁層の誘電率が、第2絶縁層の誘電率よ
り小さく設定されていることで、各回路素子およびそれ
らの間を接続する配線からの漏れ電界による上記各第1
および第2絶縁層に印加される分圧比を、上記第1絶縁
層の方が大きくなるようにできるから、上記第2絶縁層
と接する反射電極に上記漏れ電界により印加される電圧
を抑制できる。
によって反射電極が影響されて、本来の表示のための電
圧と異なる電圧が絵素の反射電極に印加されることに起
因する、絵素における表示画像の品位低下を防止するこ
とが可能となる。
層を有し、しかも、第1絶縁層の厚みを限定する構成に
よれば、回路素子と遮蔽層となる遮蔽電極とを分離する
第1絶縁層の厚みが、遮蔽電極と反射電極とを分離する
第2絶縁層の厚みより大きく設定されていることで、各
回路素子およびそれらの間を接続する配線からの漏れ電
界によって上記第1および第2絶縁層に印加される分圧
比が第1絶縁層の方を大きくできて、上記漏れ電界によ
る反射電極に印加される電圧を抑制できる。
記漏れ電界によって反射電極が影響されて、本来の表示
のための電界と異なる電界が液晶に印加されることに起
因する各絵素の表示画像の品位低下を防止することが可
能となる。
を有し、しかも、第2の配線層と遮蔽電極とが同層に形
成されている構成によれば、第2の導電体からなる第2
の配線層と遮蔽電極とが基板上における同層となるよう
に形成されていると、上記第2の配線層と遮蔽電極とを
同時に形成することが容易となるから、遮蔽電極の形成
のための工程の増加を抑制できる。
づいて説明する。
液晶表示装置を挙げることができる。上記液晶表示装置
では、図2に示すように、走査信号およびデータ信号に
よって画像を表示するためのセル状の絵素1が、2次元
マトリクス状、つまり碁盤の枡目状に、多数、基板(図
示せず)上に配設されている。
って旋光度が変化する液晶と、入射した光を偏光させて
出射させる偏光板とを備えている。また、絵素1は、上
記電界を変化させるための絵素電極1aと対向電極1b
とを有している。
面からなる電極であり、画像が表示される表面側とは反
対面となる上記基板の裏面側に各絵素1に合わせてマト
リクス状にそれぞれ設けられている。
に対向し、基板の表面側に各絵素1の共通電極として設
けられ、ITO(Indium Tin Oxide)等からなる光透過性
を有する電極である。
囲むように、前記走査信号を伝達するための走査信号線
2と、前記データ信号を伝達するためのデータ信号線3
とがそれぞれ設けられている。したがって、各走査信号
線2と各データ信号線3とは、碁盤の目状に互いに交差
するように配置されている。
が、各絵素1に対してそれぞれモノリシックに上記基板
上に形成されている。上記駆動回路4では、走査信号線
2とデータ信号線3とからの信号によって上記絵素1を
ON/OFFする信号を出力するためのスイッチング用
の各トランジスタ5・6が設けられている。上記各トラ
ンジスタ5・6は、2個直列に接続され、それぞれのゲ
ートは共通に結ばれ走査信号線2に接続されるている。
続するのはリーク電流の軽減を図るためである。そのト
ランジスタ5の片方の端子であるドレインはデータ信号
線3に接続されている。上記トランジスタ5のソースは
トランジスタ6のドレインに接続されている。
ジスタ6のソースからのON電圧によって絵素1を駆動
するバッファアンプであるCMOS回路7と、上記CM
OS回路7の各電源としての正電源配線(VCC)8お
よび負電源配線(VSS)9とが設けられている。
7aとPchトランジスタ7bとを有しており、上記Nch
トランジスタ7aとPchトランジスタ7bとがコンプリ
メンタリーに接続されてなっている。なお、CMOS
は、Complementary Metal-Oxide-Semiconductor の略で
ある。
スタ7bの各ゲートは、互いに接続され、前記トランジ
スタ6のソースに接続されている。一方、Nchトランジ
スタ7aおよびPchトランジスタ7bの各ドレインは、
互いに接続され、かつ、絵素1に接続されている。ま
た、上記Nchトランジスタ7aのソースは正電源配線8
に接続されている一方、上記Pchトランジスタ7bのソ
ースは負電源配線9に接続されている。
を維持するための各コンデンサ10・11が設けられて
いる。コンデンサ10は、その一方の端子がトランジス
タ5のソースに接続され、他方の端子が負電源配線9に
接続されている。コンデンサ11は、その一方の端子が
トランジスタ6のソースに接続され、他方の端子が負電
源配線9に接続されている。
5・6として、例えば、Nchトランジスタを用いると、
駆動回路4のMOSトランジスタ4個は、Nchトランジ
スタ3個とPchトランジスタ1個の構成で、それ以外
は、コンデンサ2個の構成となる。
スタ7aおよびPchトランジスタ7bの各ゲート側から
みたインピーダンスが高抵抗であるため、スイッチング
用のトランジスタ5・6でコンデンサ11に印加された
ON信号の電圧は、リークによる減衰がなく保持されバ
ッファ回路であるCMOS回路7の各ゲートに入力され
る。
2がアクティブロウになってトランジスタ5・6がオフ
した期間でもCMOS回路7のNchトランジスタ7aあ
るいはPchトランジスタ7bがオン状態を維持して絵素
1の絵素電極1aに適正な電圧を印加できるようになっ
ている。
図3に示すように、隣合う一組の各駆動回路4におい
て、1つの負電源配線9を共通に用いるために、上記各
駆動回路4が上記負電源配線9に対して線対称となるよ
うに各トランジスタ5・6、CMOS回路7およびコン
デンサ10・11が配置されている。
ーを構成する各トランジスタ5・6、CMOS回路7
が、上記上下の絵素1の境界線の中央点を中心としてほ
ぼ点対称となるように配置されている。
する一組の各絵素1では、それらの駆動回路4の一部
が、隣接する絵素1に対してオーバーラップするよう
に、上記各駆動回路4が形成されている。本実施例で
は、駆動回路4におけるPchトランジスタ7bの形成部
位の約半分が、隣接する絵素1に対してオーバーラップ
するように上記各駆動回路4が形成されている。
の絵素1の各駆動回路4を形成することにより、左右に
隣接する各駆動回路4にて1本の負電源配線9を共有で
きるので、負電源配線9の数を従来の2分の1に低減で
きる。
ウトの設計は、前述したように、負電源配線9の左右の
駆動回路4が線対称の関係、また、上下の絵素1の駆動
回路4の各トランジスタ5等が点対称の関係なので、複
雑な回路構成でも片側の設計で済み、上記のレイアウト
の設計に必要な時間を削減できる。
を形成するのに、必要とする面積の低減が可能となる。
また、4つの絵素1を1ブロックとして、そのブロック
内に4つの駆動回路4を配置すればよいので、従来から
の走査配線と信号配線からなる、2次元マトリクスの四
角い領域内に1つの駆動回路4を形成するのに比べて、
駆動回路4におけるトランジスタ5等の各素子の配置に
制限を受けにくく、自由度の高い素子配置が行える。
子の配置に余裕ができ、複数の素子からなる駆動回路4
を用いた、高度な絵素1の駆動や制御が可能となって、
表示画像の高品位化が実現できる。
タ7bの形成部位の約半分が、隣接する絵素1に対して
オーバーラップするように上記各駆動回路4が形成され
ている例を図4により説明する。図4は、以下の説明を
分かりやすくするために、図1、図3の回路中の駆動回
路4のPchトランジスタ7bのみを図示して配置した図
である。
らなるブロック内では、負電源配線9に沿った上/下に
隣接する各駆動回路4が、反射電極である絵素電極1a
の下に、駆動回路4のPchトランジスタ7bが、隣接す
る絵素1に対してオーバーラップするように形成されて
いる。
タ7bを、ブロック内で上下に隣接する絵素1同士間に
て、オーバーラップさせることでブロック内の各駆動回
路4を構成するトランジスタ素子のうちのPchトランジ
スタ7bを上下の絵素1の中心側に集めて形成すること
ができる。
P型半導体を基板として形成する例を挙げると、P型半
導体基板内にPchトランジスタ7bを形成するには、あ
らかじめ、反対導電型のN型の拡散層を形成しなければ
ならない(Nウエル層)が、前記の通り、Pchトランジ
スタ7bを上下に隣接する絵素1同士でオーバーラップ
させることで、図4のとおり、ブロックにおける負電源
配線9に直交する仮想の中心線領域12に沿って、Nウ
ェル層を集めることができる。
に位置する駆動回路4のPchトランジスタのNウエルが
走査配線と並行に1列に並ぶように1カ所に集めること
が可能となり、PchトランジスタのNウエルが分散する
ことなく効率よく利用できるようになる。
板電位として正電源の電位にしなくてはならないが、直
線上に1列に共有すれば、パネル面積は拡大しても、電
位を安定かつ一定に保つことができる。
を形成するときは、Nchトランジスタの形成時に、Pウ
エルを形成しなくてはならないので、Nchトランジスタ
同志を集めるようにすればよい。
絵素電極1aからのリーク光が駆動回路4に照射される
ことを抑制するための遮蔽電極13が、前記駆動回路4
と前記絵素電極1aとの間に配置されている。
において、各駆動回路4は、1層目メタルで形成され、
各絵素電極1aは、3層目メタルで形成されている。そ
して、遮蔽電極13は、2層目メタルで形成されてお
り、前記駆動回路4と前記絵素電極1aとの間に、絶縁
層(図示せず)をそれぞれ介して配置されている。
に、同じ2層メタルで形成される部分である2層3層コ
ンタクト部14と2層目メタルの配線(第2の配線層)
15を除いた領域に連続的に形成されている。つまり、
上記遮蔽電極13は、上下、左右の4つの絵素電極1a
下に、それら各絵素電極1aにオーバーラップされるよ
うに連続的となるように形成されている。
示すコンタクト部13aにより1層目メタルに形成され
た負電源配線9に接続されている。
遮光層として機能するため、各絵素電極1aの隙間から
リークして入射した外部光が遮蔽電極13でも遮光され
るので、各絵素電極1aの1層からなる遮光構造に比べ
て各駆動回路4を構成するトランジスタに対して、より
一層の光リーク電流の低減に効果を有する。
極13を、前述のように駆動回路4路の電位が一番低い
負電源配線9に接続することにより、各駆動回路4を構
成するトランジスタに対する電磁遮蔽が可能となる。そ
の上、遮蔽電極13は、各絵素電極1aと配線15との
間の容量結合によるクロストークをも防止することがで
きる。
の図4のように上下の絵素1同士でPchトランジスタ7
bをオーバーラップする構成では、各絵素1の間に外光
が照射されると、上記Pchトランジスタ7bは、上記外
光が照射される位置となるので、図5のごとく上下およ
び左右の絵素1同士をオーバーラップする遮蔽電極13
は、上記Pchトランジスタ7bに外光が照射されること
を防ぐ有効な手段になる。
示し、遮蔽電極13を含む絵素1の要部断面構造を説明
する。図6で示すように、駆動回路4と遮蔽電極13を
分離する絶縁層16の誘電率ε1 、遮蔽電極13と各絵
素電極1aとを分離する絶縁層17の誘電率ε2 とした
とき、ε1 <ε2 の関係にすることで、漏れ電界により
絵素1の絵素電極1aにかかる電圧の分圧比を軽減する
ことができ、上記漏れ電界による各絵素電極1aに対す
る悪影響を抑制できるので、各絵素1による表示画像の
品位の低下を軽減できる。
る絶縁層16の厚みをd1 、遮蔽電極13と各絵素電極
1aとを分離する絶縁層17の厚みをd2 としたとき、
d1>d2 の関係にすることでも同様に、絵素1の絵素
電極1aにかかる漏れ電界を軽減できる。よって、上記
漏れ電界による各絵素電極1aに対する悪影響をさらに
抑制できるので、各絵素1による表示画像の品位の低下
をさらに軽減できる。
ジスタ7bのNウエルを共有する構造および、外光が絵
素電極1aの隙間より照射されるのを2層目メタルによ
り形成された遮蔽電極13にて遮る断面の構造も示して
いる。
線層等の配線15の形成するときに、2層目メタルと同
層上となる遮蔽電極13の形成と、2層目、3層目メタ
ル間を接続する2層3層コンタクト部14の形成とを同
時に行うことで、遮蔽電極13の形成、および2層3層
コンタクト部14の形成が工程数の増加を招かずに、効
率的に形成でき、しかも絵素1の面積の縮小化が可能と
なる。
図9に基づいて説明する。
ンジスタを形成するのに対して実施例2では、絶縁基板
上に、多結晶シリコンを用いて絵素1のトランジスタを
形成する例である。絵素1の駆動回路4を多結晶シリコ
ンによる1つ以上の素子で構成される回路の例として、
1つの絵素1内に、1つ以上のPchトランジスタおよび
Nchトランジスタを設けた例を挙げる。
記多結晶シリコンを用いたトランジスタの構成、および
製造方法について図7により説明する。図7はNchトラ
ンジスタの構成図である。
ン(SiO2)からなるベースコート(図示せず)を形成
し、その上にアモルファスシリコン膜をプラズマCVD
等によりデポジションし、さらに上記アモルファスシリ
コン膜を固相成長あるいはレーザー結晶化させることに
より、ノンドープの多結晶シリコン(以下ポリシリコ
ン)を形成し、それを熱酸化しゲート酸化膜20を形成
する。
(Al)により形成した後、Nchトランジスタを形成す
る場合には、ボロンイオン等のn型イオンを所定位置に
それぞれ打ち込み、n+ 型のポリシリコンをゲート電極
の両側にソース22およびドレイン23をそれぞれ形成
する。なお、Pchトランジスタを形成する場合には、リ
ンイオン等のp型イオンを同様に打ち込む。
酸化により、陽極酸化膜24を形成する。その後、層間
絶縁膜25を形成し、次に、上記層間絶縁膜25にコン
タクト窓をそれぞれ開け、アルミニウムにより、ソース
配線26、ドレイン配線27を形成し、最後に、どちら
か一方が、例えば図7ではドレイン配線27が透明導電
膜(ITO)である絵素電極1aに接続され絵素1のト
ランジスタが形成される。
24は、ゲート電極21の耐熱性を上げるための他に、
ソース、ドレイン間のチャンネル抵抗やオフ電流を最適
化するために、Pch、Nchトランジスタのそれぞれで製
造方法を変える場合もある。
いに隣接する各絵素1を駆動するための各トランジスタ
が、図8および図9に示すように、同一のチャンネルを
有する、例えばNchトランジスタ28同士、およびPch
トランジスタ29同士を互いに近接するように配置され
ている。
向かい合う各角にNchトランジスタ28あるいはPchト
ランジスタ29同志を集めた図である。これより、Nch
トランジスタ用の陽極酸化膜は、点線領域30内に形成
でき、また、Pchトランジスタ用の陽極酸化膜は点線領
域31内に形成できる。
あるいは点線領域31内に2つに分けてそれぞれの固有
の製造法で成膜できるので、複雑なマスクパターンが不
要になり、また、制御も正確になるので、厚みや長さの
均一化が可能になる。
よび各Pchトランジスタ29内で、バラツキのない良好
なトランジスタ特性が得られる。また、陽極酸化膜は、
後で不要な部分(配線を含む)を除去しなければならな
いが、上記のように各Nchトランジスタ28内、および
各Pchトランジスタ29を配列することにより、上記陽
極酸化膜の除去領域が複雑にならず、除去欠陥や、アル
ミニウム残りが起こり難くなる。
ンジスタ29を集めて形成するための他の例である。上
下に隣接する各絵素1同志で、Pchトランジスタ29、
Nchトランジスタ29を隣接する絵素1に対してオーバ
ーラップさせることにより、左右の1列に配列した例で
ある。
互いに近接した位置に同一の導電型のトランジスタ素子
を集めた典型的な例を示しただけであり、陽極絶縁膜の
形成が連続的なシンプルなパターンとなるのであれば、
他の配列が可能である。
て説明する。前記実施例1および2の構成は、半導体基
板上の単結晶シリコンを用いたトランジスタ、あるいは
絶縁基板上に多結晶シリコンを用いたトランジスタを有
する絵素1の例であるが、他の回路素子、例えばコンデ
ンサについても同様である。
に4つの絵素1を図のように1ブロック化し、その中
で、コンデンサ32を隣接する絵素1に対してオーバー
ラップさせた図である。図11は、図10のB−B線矢
視断面図である。
34を例として用いている。コンデンサ32は、その一
方の端子が上記半導体基板34に形成させたN- の拡散
層33であり、コンデンサ33の他方の端子がポリシリ
コン層35であり、上記拡散層33とポリシリコン層3
5との間に絶縁層36が形成されてなっている。
る配線37に接続されている。上記絶縁層36は、前記
実施例2におけるゲート絶縁層21と同層となって同時
に形成できるものである。
素1同士のコンデンサ32が、コンデンサの片側の端子
(N- )である拡散層33に共有化されている。これに
より、図10のように、隣接する絵素1における各コン
デンサ32を近傍に集め、かつ、片側の端子(N- )で
ある拡散層33を共有化すれば、負電源配線9に対して
直交する方向の直線状にN- 拡散層33をレイアウトす
ることができるので、パネル面積が拡大しても、N- 拡
散層33の電位は安定かつ一定に保つことができる。
N- 拡散層33の共有は同一に構成されるように図示し
ているが、当然のごとく、図12のように、N- 拡散層
33の共有のみ4つの絵素1同士でまたがるものであっ
てもよい。これは、前述の実施例2のPchトランジスタ
の場合でも同様である。
つのトランジスタと、2つのコンデンサから構成された
サンプルホールド回路を形成したが、もちろん駆動回路
4を、上記の構成に限定するものでは無く、他の構成に
て駆動回路4を形成してもよいことは言うまでもない。
るオーバーラップに関しては、別に上下左右に隣接する
4つの絵素1同士に限らず、オーバーラップする駆動回
路4の数や形状を限定するものではない。
上の駆動回路4が、隣接する絵素1に対してオーバーラ
ップする配置でもよく、その例として、図13のように
垂直方向に3つの絵素同士で縦方向に3分割した配置が
示せる。また、別の例として、図14のように絵素電極
1aと駆動回路4が平行移動し隣の絵素電極1a下にオ
ーバーラップする構成でもよい。
画像表示装置によれば、Pch、Nchなどのトランジスタ
や、その他の複数の回路素子を用いて、絵素を駆動する
ように形成しても、絵素の面積の増加を抑えて、各絵素
による表示画像の品位を向上できる回路素子を基板に形
成することが可能となる。
絵素との間の漏れ電界の影響や、外部光による回路素子
のリーク電流による表示画像の劣化を抑え、高輝度、高
品位の画像表示が可能な、反射型等の画像表示装置を実
現することができる。
めの複雑な回路素子を形成することが容易な反射型の画
像表示装置の場合に有効である。
するための絵素が、多数、2次元マトリクス状にそれぞ
れ基板上に配され、各絵素をそれぞれ駆動するための複
数種の回路素子が、上記基板上にモノリシックにそれぞ
れ形成され、隣接した各絵素における少なくとも1つの
同種の各回路素子としての同種回路素子は、互いに近接
するように上記各絵素の互いに対面する周辺部にそれぞ
れ設けられ、上記同種回路素子間で、それぞれのウエル
層が共有されていると共に、上記各同種回路素子の少な
くとも一部が、隣接する各絵素の形成領域に対してオー
バーラップするようにそれぞれ配置されている構成であ
る。
る各回路素子の一部において、ウェル層が共有され、上
記回路素子をモノシリックに基板上に形成するために必
要な部位、例えば回路素子がPchトランジスタである場
合、上記各PchトランジスタのN型の拡散層を共有化で
きるものとなっている。また、隣り合う各絵素における
各同種回路素子の少なくとも一部が隣合う絵素に対して
互いにオーバーラップするように配されており、オーバ
ーラップさせる回路素子が同種のもの(例えばPchトラ
ンジスタ)なので、さらに上記各PchトランジスタのN
型の拡散層における少なくとも一部を共用化することが
容易となる。
N型の拡散層を、個々の絵素にてそれぞれ設ける必要が
ある場合と比べて、絵素を駆動するための各回路素子を
設ける面積低減と、回路素子の形成の効率化を図りなが
ら、信頼性の向上によって、高品位な画像を維持できる
という効果を奏する。
を駆動するための各回路素子が、各絵素の境界線に対し
てほぼ線対称、あるいは上記各回路素子の少なくとも一
部がほぼ点対称となるように配され、しかも、上記各回
路素子を駆動するための負電源配線が、各絵素の境界線
に沿うように設けられ、上記隣接する各絵素では、上記
負電源配線が共用されている構成である。
の回路素子の配列が、各絵素の境界に対して線対称に配
置されることで、一方の絵素の回路素子について設計す
ればよく、回路素子の設計を簡素化できるという効果を
奏する。
記各絵素に用いられる回路素子の配線を共用できること
により、回路素子の形成に必要な面積の低減が図れると
いう効果を奏する。
複数種の回路素子は、PchトランジスタおよびNch
トランジスタであり、上記同種回路素子は、上記ウエル
層として、上記基板と反対導電型の拡散層が形成された
PchトランジスタまたはNchトランジスタである構
成である。
エル、すなわち、Pchトランジスタの基板電位として正
電位にしなければならないPchトランジスタのNウエル
を集めることができ、N型半導体の基板上では、Nchト
ランジスタのPウエルを集めることができるという効果
を奏する。
を表示するための各絵素の一方の電極が、光反射性を有
した反射電極であり、上記各同種回路素子の少なくとも
一部が、隣接する各絵素の形成領域に対してオーバーラ
ップするように、上記反射電極の裏面側に絶縁層を介し
てそれぞれ配置されていると共に、負電源配線に接続さ
れ、しかも、上記絵素の間に照射された外光が、上記同
種回路素子へ照射されることを防止する遮光電極が設け
られている構成である。
おける各回路素子の少なくとも一部が隣合う絵素に対し
て互いにオーバーラップするように絶縁膜を介してそれ
ぞれ配置されていることにより、各回路素子に対する各
反射電極による遮光を確保しながら、各回路素子の設定
位置の自由度を大きくできて各回路素子の形成面積を抑
制できるという効果を奏する。
れているので、上記回路素子に対して電磁遮蔽でき、各
絵素における表示画像の品位低下を防止した高品位な表
示画像が得られるという効果も奏する。
せる回路素子を同種のもの、例えばPchトランジスタと
した場合、さらに上記各PchトランジスタのN型の拡散
層における少なくとも一部を共用化することが容易とな
るという効果も奏する。
が互いに隣接して4つの場合の概略平面等価回路図であ
る。
る。
素にオーバーラップしていることを示す概略平面図であ
る。
素にオーバーラップし、さらに遮蔽電極が形成されてい
ることを示す概略平面図である。
である。
ンジスタを示す概略構成図である。
駆動するためのトランジスタの配列を示す概略平面図で
ある。
素に対してオーバーラップして設けられたコンデンサの
設置位置を示す概略平面図である。
B線矢視断面図である。
示す概略平面図である。
示す概略平面図である。
他の例を示す概略平面図である。
回路図である。
図である。
す概略構成図である。
Claims (4)
- 【請求項1】画像を表示するための絵素が、多数、2次
元マトリクス状にそれぞれ基板上に配され、 各絵素をそれぞれ駆動するための複数種の回路素子が、
上記基板上にモノリシックにそれぞれ形成され、 隣接した各絵素における少なくとも1つの同種の各回路
素子としての同種回路素子は、互いに近接するように上
記各絵素の互いに対面する周辺部にそれぞれ設けられ、
上記同種回路素子間で、それぞれのウエル層が共有され
ていると共に、 上記各同種回路素子の少なくとも一部が、隣接する各絵
素の形成領域に対してオーバーラップするようにそれぞ
れ配置されている ことを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項2】画像を表示するための絵素が、多数、2次
元マトリクス状にそれぞれ基板上に配され、 各絵素をそれぞれ駆動するための複数種の回路素子が、
上記基板上にモノリシックにそれぞれ形成され、 隣接した各絵素における少なくとも1つの同種の各回路
素子としての同種回路素子は、互いに近接するように上
記各絵素の互いに対面する周辺部にそれぞれ設けられ、
上記同種回路素子間で、それぞれのウエル層が共有され
ていると共に、 上記絵素を駆動するための各回路素子が、各絵素の境界
線に対してほぼ線対称、あるいは上記各回路素子の少な
くとも一部がほぼ点対称となるように配されており、 上記各回路素子を駆動するための負電源配線が、各絵素
の境界線に沿うように設けられ、上記隣接する各絵素で
は、上記負電源配線が共用されており、 さらに、上記各同種回路素子の少なくとも一部が、隣接
する各絵素の形成領域に対してオーバーラップするよう
にそれぞれ配置されている ことを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項3】上記複数種の回路素子は、Pchトランジ
スタおよびNchトランジスタであり、 上記同種回路素子は、上記ウエル層として、上記基板と
反対導電型の拡散層が形成されたPchトランジスタま
たはNchトランジスタであることを特徴とする請求項
1または2記載の画像表示装置。 - 【請求項4】画像を表示するための各絵素の一方の電極
が、光反射性を有した反射電極であり、 上記各同種回路素子の少なくとも一部が、隣接する各絵
素の形成領域に対してオーバーラップするように、上記
反射電極の裏面側に絶縁層を介してそれぞれ配置されて
いると共に、 負電源配線に接続され、しかも、上記絵素の間に照射さ
れた外光が、上記同種回路素子へ照射されることを防止
する遮蔽電極が設けられていることを特徴とする請求項
3記載の画像表示装置。
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