專利名稱：有源矩陣顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有關(guān)改進(jìn)有源矩陣式顯示器件顯示屏像質(zhì)量的電路和元件，這些電路和元件用在液晶顯示器件，等離子顯示器件或是EL(電照明)顯示器件的上面。
圖2A示出一種已有的有源矩陣顯示器件，虛線所表示的區(qū)104是顯示區(qū)。薄膜晶體管(TFTs)101以矩陣形式排列在區(qū)104中。與TFT101的源極相連的引線是像(數(shù)據(jù))信號(hào)線106。與TFT柵極相連的引線是柵極(選通)信號(hào)線105。一些柵極信號(hào)線與一些像信號(hào)線彼此基本上垂直地排列著。
輔助電容器102用于保持象素103的電容和存儲(chǔ)像數(shù)據(jù)。TFT101用于響應(yīng)加到象素元件103上的電壓切換像數(shù)據(jù)。
一般來(lái)說(shuō)，如果把一個(gè)反向偏置電壓加到TFT的柵極上，則在源極和漏極之間沒(méi)有電流流過(guò)(截止?fàn)顟B(tài))，但有一個(gè)漏電流(截止電流)流過(guò)，這個(gè)現(xiàn)象是公知的。這個(gè)漏電流隨著象素元件的電壓(電位)改變。
在N溝道型的TFT中，當(dāng)柵極被負(fù)偏置時(shí)，則在半導(dǎo)體薄膜表面上制作的P型層和源區(qū)及漏區(qū)的N型層之間形成一個(gè)PN結(jié)。然而，因?yàn)樵诎雽?dǎo)體薄膜中存在太量的陷阱，所以該P(yáng)N結(jié)是不完整的，容易使PN結(jié)的漏電流流過(guò)。當(dāng)柵極反偏置時(shí)截止電流增加的這個(gè)事實(shí)是由于形成在半導(dǎo)體薄膜表面上的P型層的載流子密度增加和在PN結(jié)上的能量位壘變窄引起的，因此導(dǎo)致電場(chǎng)的集中，從而使在PN結(jié)上的漏電流增加。
由于這個(gè)原因引起的截止電流隨著源/漏極電壓的變化明顯，大家都知道，截止電流隨著加在TFT的源極和漏極之間的電壓的增加而迅速增加。即，對(duì)于當(dāng)在源極和漏極之間加上5V的電壓和加上10V電壓這兩種情況，后者的反向電流不是前者的兩倍，而可以是10倍甚至是100倍那么大。這個(gè)非線性還取決于柵極電壓?？傊绻麞艠O的反向偏置很大(對(duì)于N溝道型為一個(gè)大的負(fù)電壓)，則在這兩種情況之間的差別是明顯的。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，日本專利公開(kāi)No.5-44195和5-44196中建議了一種把TFTs中聯(lián)起來(lái)的方法(多門法)。該方法的目的在于通過(guò)減少加到每個(gè)TFT源極/漏極上的電壓來(lái)減少每個(gè)TFT的截止電流。當(dāng)把兩個(gè)TFTs按圖2B所示那樣串聯(lián)時(shí)，加到每個(gè)TFT的源極/漏極上的電壓減少一半，如上所述，如果加到源極/漏極上的電壓減少一半，則截止電流減少到1/10或甚至1/100。
然而，由于對(duì)液晶顯示器件的圖像顯示所需求的性能更為嚴(yán)格，所以即使利用上述的多門法也很難大幅度地減少截止電流。這是因?yàn)榧词箹艠O數(shù)目(TFTs數(shù)目)增加到3，4或5，則加到每個(gè)TFT上的源極/漏極的電壓也只是減少到1/3，1/4或1/5。這種方法帶來(lái)的另一些問(wèn)題是使電路是復(fù)雜并且占的面積大。
本發(fā)明的目的在于提供一種具有能實(shí)現(xiàn)下述功能結(jié)構(gòu)的象素電路，即通過(guò)減少加到與象素電極相連的TFTs的源極/漏極間的電壓，使截止電流降低到正常值的1/10之下，最好降低到正常值的1/100以下。
在說(shuō)明書(shū)中所公開(kāi)的本發(fā)明的特征在于一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括排列成矩陣狀的柵極信號(hào)線和像信號(hào)線，排列在被上述那些柵極信號(hào)線和像信號(hào)線包圍的區(qū)域中的多個(gè)象素電極以及具有相同導(dǎo)電類型并互相與鄰近的每個(gè)象素電極串聯(lián)的多個(gè)薄膜晶體管(TFTs)(TFTs的數(shù)目為n)，其中，第一個(gè)TFT(n＝1)的源區(qū)或漏區(qū)與其中一個(gè)像信號(hào)線相連，第n個(gè)TFT的源區(qū)或漏區(qū)與其中一個(gè)象素電極相連接，所有數(shù)目滿足n-m(n＞m)的TFTs的柵極與其中一個(gè)公用柵極信號(hào)線相連接，在TFT(TFTs的數(shù)目號(hào)為m)中，與偶數(shù)線象素電極相連的一個(gè)TFT的柵極，以及與奇數(shù)線象素電極相連的另一個(gè)TFT的柵極連接到同一個(gè)電容線上，并且使柵極電壓保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)闹瞪?，以便使溝道形成區(qū)變成與該源區(qū)和漏區(qū)的導(dǎo)電類型相同。
圖2C中示出上述結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在圖2C中，五個(gè)TFTs121至125和五個(gè)TFTs126至130分別串聯(lián)排列，即n＝5，m＝2。TFT121和126(n＝1)的源區(qū)與一個(gè)像信號(hào)線131相連，第n個(gè)TFTs123和128(n＝5)的漏區(qū)分別與象素元件132和133的象素電極相連。
在與同一個(gè)象素電極相串聯(lián)的TFT(TFTs的數(shù)目為n個(gè))中，TFTs(TFTs的數(shù)目為n-m，n＞m)，連接到一個(gè)公共柵極信號(hào)線上，其它的TFTs(TFTs的數(shù)目為m個(gè))連接到一個(gè)公共電容線上。這些柵極信號(hào)線彼此是不相同的，但偶數(shù)和奇數(shù)電容線是公用的。即在圖2C中，三個(gè)TFTs121至123(TFTs的數(shù)目為n-m)的柵極與一個(gè)柵極信號(hào)線135相連，TFTs126至128的柵極與柵極信號(hào)線134相連。TFTs124和125(TFTs的數(shù)目為m個(gè))的柵極和TFTs129和130的柵極與一個(gè)保持在一個(gè)所需柵極電壓上的公用電容線相連接。如果與柵極信號(hào)線相連的TFT具有LDD(低濃度摻雜漏區(qū))結(jié)構(gòu)和/或補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，則可以有效地減少截止電流。
本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)，提供了一種包括下述部分及排列的有源矩陣顯示器件一對(duì)相鄰的象素電極，一對(duì)配置在這兩個(gè)象素電極之間的柵極信號(hào)線，一個(gè)配置在這兩個(gè)柵極信號(hào)線之間的電容線，以及一對(duì)各自與所述的象素電極相連的島形半導(dǎo)體區(qū)，其中每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)的一端與各自象素電極相連接，每個(gè)柵極信號(hào)線至少跨過(guò)每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)的三部分形成，而該電容線至少跨過(guò)每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)的兩部分形成。
在圖4C中示出了上述結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。在圖4C中，該結(jié)構(gòu)包括一對(duì)相鄰的象素電極216和217，一對(duì)排列在該象素電極216和217之間的柵極信號(hào)線204和205，一個(gè)排列在這兩個(gè)柵極信號(hào)線之間的電容線209，以及一對(duì)各自與所述的象素電極216和217相連接的島形半導(dǎo)體區(qū)(每個(gè)島區(qū)形成一個(gè)TFT的有源層)201和202，其中每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)201和202的一端與各自的象素電極216和217相連，每個(gè)柵極信號(hào)線204和205至少跨過(guò)每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)201和202的三部分形成，而該電容線209至少跨過(guò)每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)201和202的兩部分形成。
當(dāng)采用上述結(jié)構(gòu)時(shí)，因?yàn)橐粭l電容線可以供一對(duì)象素電極公用，所以可以增加開(kāi)口率。在圖6中僅示出了一個(gè)最低限度的結(jié)構(gòu)，在一個(gè)液晶顯示器件中實(shí)際上是幾百個(gè)乘以幾百個(gè)結(jié)構(gòu)(如圖6所示的每個(gè)結(jié)構(gòu))的組合。
在圖2C中，本發(fā)明的基本特征是使TFTs121至125串聯(lián)，其中使TFTs121至125的柵極與柵極信號(hào)線135相連，使其它的TFTs124和125的柵極與電容線136相連。這樣，在一個(gè)保持某個(gè)象素，電壓的時(shí)間周期內(nèi)，通過(guò)使電容線保持一個(gè)適合的電壓便可以在溝道和TFTs124和125的柵極之間各形成一個(gè)電容。
這樣就使在TFTs122和123各自源極和漏極之間的電壓減少，從而減少了TFTS的截止電流。輔助電容不是絕對(duì)必需的。因?yàn)樵趯懭霐?shù)據(jù)期間它增加了負(fù)載，所以如果在象素元件的電容和在TFTs124和125中產(chǎn)生的電容的比值是最適合的時(shí)候，最好不包括這個(gè)電容。
因?yàn)榕紨?shù)線和奇數(shù)線與公共電容線連接，所以電容線的數(shù)目是偶數(shù)線和奇數(shù)線之和的數(shù)目的一半，從而可以增加一個(gè)象素的開(kāi)口率。
下面結(jié)合圖2C具體地描述工作原理假設(shè)把一個(gè)選通信號(hào)提供給柵級(jí)信號(hào)線135，則所有的TFTs121至123導(dǎo)通。為了使TFTs124和125也導(dǎo)通，必需把一個(gè)信號(hào)供給電容線136上，于是，象素元件132隨著在像信號(hào)線131上的信號(hào)加入而進(jìn)行充電，同時(shí)，TFTs124和125也充電，在充電過(guò)程完成(平衡)階段，TFTs122和123各自的源極和漏極之間的電壓近似相等。
在這種狀態(tài)下，如果不提供或切斷選通信號(hào)，則TFTS121至123被截止。在這一階段TFTs124和125仍然處在導(dǎo)通狀態(tài)。隨后另一個(gè)象素信號(hào)加到圖像信號(hào)線131上。因?yàn)門FT121有一個(gè)最終的截止電流，就使TFT124中存儲(chǔ)的電荷放電，從而使該電壓降低?？墒牵浣档退俣扰c圖2A所示的已有的有源矩陣電路中的電容器102上電壓降低的速度近似相等。
在TFT122中，因?yàn)樵礃O和漏極之間的電壓在初始時(shí)近似為零，所以截止電流非常小，TFT124的電壓也隨著降低，因此TFT122的源極和漏極之間的電壓逐漸增加，其截止電流也增加。在TFT123中，截止電流也以同樣的方式逐漸增加，但它的增加速率卻比TFT122的增加速率小。從上面的描述可以發(fā)現(xiàn)，象素元件132的電壓降由于TFTs的截止電流的增加而比圖2A中的已有的有源矩陣電路的小很多。
如果LDD(低濃度摻雜漏區(qū))或補(bǔ)償區(qū)形成在TFTs121至125的溝道內(nèi)，則這些區(qū)變成漏電阻器和源電阻器，因此可以減弱在漏極結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度并減少截止電流。
如

圖1A所示的，通過(guò)這種電路結(jié)構(gòu)可以提高這種電路的集成化程度。為此，將使這些柵極信號(hào)線134和電容線136在近似M形半導(dǎo)體區(qū)100上重疊。圖1B至1D中，示出了當(dāng)時(shí)可能的組合結(jié)構(gòu)，其中隨便的一個(gè)組合都能獲得相同的效果。
圖1B是最傳統(tǒng)的形式。TFTs121至125在半導(dǎo)體區(qū)100與柵極信號(hào)線134和電容線136相交處(三個(gè)柵極信號(hào)線相交處和兩個(gè)與電容線相交區(qū)共五個(gè)相交處)形成。將N型或P型雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體區(qū)的被柵極信號(hào)線和電容線分開(kāi)(包圍)的那些區(qū)(在圖1B中的四個(gè)區(qū))，以及半導(dǎo)體區(qū)兩端的區(qū)中，使這些區(qū)變成TFT的源極和漏極。然后形成圖像信號(hào)線和象素電極，以便使圖像信號(hào)線和象素電極與半導(dǎo)體區(qū)兩端的區(qū)相連接。(圖1B)在圖1C中，點(diǎn)a和b可以不被電容線136覆蓋住。這是由于使TFTs124和125最好充分地起到電容器的作用。
在圖1D中，可通過(guò)形成六個(gè)與半導(dǎo)體區(qū)100相交區(qū)構(gòu)成彼此串聯(lián)的六個(gè)TFTs301至306(圖2D中的307至312)的切換元件。在圖2D中示出了矩陣電路，用兩上串聯(lián)的TFTs308和309(302和303)簡(jiǎn)單地代替圖2C中的TFT122(127)。因此，與圖2C中的結(jié)構(gòu)相比較減少了截止電流。
圖1A至1D示出了本發(fā)明的半導(dǎo)體區(qū)，柵極信號(hào)線和電容線的排列情況；圖2A至2D示出了有源矩陣電路示意圖；圖3A至3F示出了在一個(gè)實(shí)施例中切換元件的制造工藝(橫剖視圖)；圖4A至4F示出了在一個(gè)實(shí)施例中的切換元件的制造工藝(頂視圖)；圖5A和圖5B示出了在一個(gè)實(shí)施例中半導(dǎo)體區(qū)，柵極信號(hào)線以及電容線的排列情況；圖6示出了在一個(gè)實(shí)施例中的柵極信號(hào)線，電容線，外圍電路或類似地元件的配置情況；圖7是在一個(gè)實(shí)施例中的象素區(qū)的頂視圖；圖8是在一個(gè)實(shí)施例中的象素區(qū)的頂視圖。
實(shí)施例1下面通過(guò)描述該電路的制造工藝來(lái)增加對(duì)本發(fā)明的理解。這個(gè)實(shí)施例描述了在圖2C的電路中的薄膜晶體管(TFTs)121至125的串聯(lián)電路的制造工藝。圖1A至1D示出了當(dāng)從頂部看去時(shí)該實(shí)施例的電路，圖3A至3D是該制造工藝的剖視圖。在圖3A至3D中，左側(cè)示出了通過(guò)由圖1A中的點(diǎn)劃線X-Y指示的剖面部分，而右側(cè)說(shuō)明了由X′-Y′指示的剖面部分。這兩部分雖然從圖上看是相鄰的，但是應(yīng)該注意到X-Y和X′-Y′顯然不在同一條直線上。
本實(shí)施例的特征在于，為了進(jìn)一步減少截止電流，通過(guò)陽(yáng)極化處理柵極構(gòu)成一種補(bǔ)償柵。在日本專利公開(kāi)No.5-267667中給出了一種用于陽(yáng)極化處理柵極的技術(shù)。一種具有已有結(jié)構(gòu)所用的柵極也可用在本發(fā)明中。
在一個(gè)襯底(麻粒7059玻璃，100mm×100mm)151上形成一個(gè)具有厚度為1000至5000(例如3000A)的二氧化硅膜152作為基膜。通過(guò)等離子CVD(化學(xué)蒸汽沉積)使TEOS(四乙氧硅烷)分解后沉積，以便形成該氧化硅膜152，這個(gè)工藝過(guò)程也可以通過(guò)濺射技術(shù)來(lái)完成。
用等離子CVD或低壓CVD(LPCVD)沉積一層厚度為300至1500(例如500)的非晶硅膜，然后在550至600C環(huán)境溫度中放置8至24小時(shí)，以使其結(jié)晶化。填加少量的鎳可以促進(jìn)該結(jié)晶化過(guò)程。在日本專利公開(kāi)N0.6-244104中公開(kāi)了一種通過(guò)填加鎳或其它類似物質(zhì)減少結(jié)晶化溫度以及縮短結(jié)晶化時(shí)間的工藝技術(shù)。
還可用激光輻射或類似地光處理技術(shù)來(lái)完成這個(gè)工藝。也可以用熱處理和光處理結(jié)合的技術(shù)完成這個(gè)工藝。
蝕刻結(jié)晶化的硅膜以便形成一個(gè)近似M形的島形區(qū)100。然后在島形區(qū)100上形成柵極絕緣膜153。即用等離子CVD形成一個(gè)厚度為700至1500(例如1200)的二氧化硅薄膜。這個(gè)工藝也可以通過(guò)濺射來(lái)完成。用1A和3)。
用濺射的方法形成約1000-3μm(例如5000A)厚的鋁(包括1％重的Si或0.1-0.3％重的Sc)層，然后再將其蝕刻形成柵極信號(hào)線134和電容線136。這兩條線為TFTs的柵極。(如圖1B和3B)在這個(gè)階段，見(jiàn)圖6，在基片601上的其他所有柵極信號(hào)線和電容線(鋁配線602)與有源矩陣區(qū)上形成的鋁膜區(qū)604相連接。如果把柵極的鋁配線或周邊電路(柵極驅(qū)動(dòng)器605和源極驅(qū)動(dòng)器606)類似的配線設(shè)計(jì)成與鋁膜區(qū)604相隔離開(kāi)的話，則該周邊電路不發(fā)生陽(yáng)極氧化，因而提高集成化程度。
使電流通過(guò)浸在電解液中的柵極(柵極信號(hào)線134和電容線136)以便完成陽(yáng)極氧化，借此形成厚度為500-2500(例如2000)的陽(yáng)極氧化膜。用乙二醇將L-酒石酸稀釋到5％濃度，再利用氨水將PH值調(diào)整到7.0±0.2，從而得到電解液。將基片浸入該電解液。使恒流源的正極端與基片上的柵極相連，負(fù)極端與鉑電極相連。加上20mA恒定電流的電壓，使氧化反應(yīng)持續(xù)到電壓達(dá)到150V。在150V的恒壓下連續(xù)進(jìn)行氧化反應(yīng)直至電流減至小于0.1mA為止。這樣，在柵極信號(hào)線134和電容線136上獲得2000厚的氧化鋁膜154和155。(見(jiàn)圖3C)。
接著，借助離子注入以自校準(zhǔn)方式把柵極部分(柵極以及其周邊陽(yáng)極氧化膜)作為一個(gè)掩膜，將摻雜物(磷)注入到島形區(qū)100，以便形成N型摻雜區(qū)。注入的氣體是磷化氫(PH3)。劑量為1×1014和5×1015個(gè)原子/cm2例如1×1015個(gè)原子/cm2，并且加速電壓是60到90KV，(例如80KV)。這樣便形成了N型摻雜區(qū)156到159。(圖3D)用KrF準(zhǔn)分子激光(波長(zhǎng)248nm，脈沖寬度20ns)照射摻雜區(qū)156-159，使其活化。激光的能量密度為200到400mJ/cm2時(shí)較合適，最好為250到300mJ/cm2。這個(gè)工藝過(guò)程也可以用熱處理的方法完成。具體地說(shuō)，活化過(guò)程可以在低于標(biāo)準(zhǔn)條件溫度下用熱處理方法和加入催化劑(鎳)來(lái)完成(見(jiàn)日本專利公開(kāi)6-267989號(hào))。
用上述方法形成N型雜質(zhì)區(qū)156和157，不過(guò)在這個(gè)實(shí)施例中，雜質(zhì)區(qū)與柵極被陽(yáng)極氧化膜的厚度隔開(kāi)，由此可見(jiàn)，它們被稱之為補(bǔ)償柵。這樣就形成了TFTs121，123，124和125。另一個(gè)TFT122也可用同樣的方法形成。
然后，用等離子CVD方法形成一個(gè)厚度為5000的作為中間絕緣層的氧化硅膜160。TEOS和氧氣做為原料氣體。然后蝕刻中間絕緣膜160和柵絕緣膜153以便在N型雜質(zhì)區(qū)156上形成一個(gè)接觸孔。此后用濺射的方法形成鋁膜，并且將鋁膜蝕刻形成源極電極線161。該線即為圖像信號(hào)線131的延伸部分。(圖3E)接著形成一個(gè)鈍化膜162。用NH3/SiH4/H2混合氣體，使用等離子CVD方法形成厚度為2000至8000(例如4000)的氯化硅膜以作為該鈍化膜。然后蝕刻鈍化膜162，中間絕緣膜160以及柵極絕緣膜153以便于形成用于N型雜質(zhì)區(qū)159上的象素電極的接觸孔。
用濺射方法形成一個(gè)銦錫氧化物(ITO)膜，然后蝕刻構(gòu)成一個(gè)象素電極163。該象素電極是象素元件132的一個(gè)電極。通過(guò)以上步驟，形成一個(gè)按如圖2C所示(圖3F)串聯(lián)方式連接的N溝道型TFTs121至125(126至130)有源矩陣電路元件。實(shí)施例2圖4A至4F給出了在本實(shí)施例中形成電路的工藝。由于所用的是公知的方法(或是用實(shí)施例1中的方法)，所以對(duì)具體工藝將不作出詳細(xì)說(shuō)明。這個(gè)實(shí)施例的等效電路如圖2C所示。
在圖4A中，如實(shí)施例1(或圖1A)中那樣在所希望的位置上照模板加工結(jié)晶硅的圖形，以便形成近似M形半導(dǎo)體區(qū)(有源層)201至204。形成柵極絕緣膜(未示出)后，平行地配置柵極信號(hào)線205至208，在柵極信號(hào)線205與206之間形成電容線209，在柵極信號(hào)線207和208之間形成電容線210。柵極信號(hào)線205至208之間的位置關(guān)系，電容線209和210之間的位置關(guān)系，以及有源層201至204之間的位置關(guān)系與實(shí)施例1中相同。有源層201至204是與柵極信號(hào)線205至208在三部分上重疊的。另外，有源層201和202是與公共電容線209在兩部分上重疊，以及有源層203和204是與公共電容線210在兩部分上重疊。(圖4A)在為提供N型或P型導(dǎo)電類型而把一種雜質(zhì)摻到有源層201至204之后，形成中間層絕緣體(未示出)，然后在有源層201至204的左端形成接觸孔211至214，以及形成圖象信號(hào)線215。(圖4B)在圖4C中，有源層201至204的右端形成接觸孔，在被柵極信號(hào)線205至208以及圖像信號(hào)線215包圍的區(qū)域內(nèi)形成象素電極216至219。以便使有源層201至204的右端與象素電極相接。
通過(guò)以上工藝形成了用于有源矩陣電路的切換元件。在本實(shí)施例中，因?yàn)橐粭l電容線209(210)可被一對(duì)象素電極216和217(218和219)公用，所以電容線的數(shù)目可以減少一半，并且這樣增加了象素的開(kāi)口率。在圖4C中，僅給出了一個(gè)最小結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的一個(gè)液晶顯示器件中，是幾百個(gè)乘以幾百個(gè)結(jié)構(gòu)(在圖4C中給出的是每個(gè)結(jié)構(gòu))組合起來(lái)的。
圖2C為圖4C的有源矩陣電路的等效電路。柵極信號(hào)線204和205分別相當(dāng)于柵極信號(hào)線135和134，電容線209相當(dāng)于電容線136。TFTs121至125由有源層201，柵極信號(hào)線205以及電容線209構(gòu)成，TFTs126至130由有源層202，柵極信號(hào)線206以及電容線209構(gòu)成。象素電極216和127相當(dāng)于象素元件132和133的一個(gè)電極。
如圖4D至4F所示，為了提高開(kāi)口率，使有源層221上形成的TFT的一部分與圖像信號(hào)線224相重疊也是有效的。此外，在圖4E中，可以使有源層221的所有彎曲部分與電容線222和柵極信號(hào)線223相重疊。
當(dāng)彎曲部分的數(shù)目以及在有源層和柵極信號(hào)線之間部分的數(shù)目以及電容線的數(shù)目增加時(shí)，則晶體管的數(shù)目也增加。這樣便可進(jìn)一步減少截止電流。當(dāng)圖5A中的有源層501的彎曲部分的數(shù)目大于圖1A至1D一個(gè)島區(qū)的彎曲部分?jǐn)?shù)目時(shí)，并且有源層501與柵極信號(hào)線502和電容線503相重疊，則形成了作為開(kāi)關(guān)元件的六個(gè)TFTs和形成了作為電容器的三個(gè)TFTs。實(shí)施例3本實(shí)施例涉及通過(guò)改進(jìn)圖4C中的結(jié)構(gòu)而獲得的結(jié)構(gòu)。圖7為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的平面圖。與圖4C中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件。本實(shí)施例的等效電路具有圖2C中的電路結(jié)構(gòu)。
圖7的結(jié)構(gòu)特征在于對(duì)于兩個(gè)象素來(lái)講使用著一條公用電容線。在實(shí)施例2中，有源層201和202或有源層203和204相對(duì)于電容線209或210在一個(gè)點(diǎn)上對(duì)稱地排列著，以使電容線209和210與有源層201至204重疊的那部分區(qū)域沿著電容線209和210的縱向排列。
在實(shí)施例3中，有源層201和202或有源層203和204相對(duì)于電容線209或210在一條線上對(duì)稱地排列著，以使電容線209和210與有源層201至204重疊的區(qū)域沿著電容線209和210橫向排列著。
在本實(shí)施例中，由于一對(duì)電容線被一個(gè)象素電極公用，使得電容線數(shù)目減少一半，這樣便提高了開(kāi)口率。實(shí)施例4本實(shí)施例涉及另一個(gè)通過(guò)改進(jìn)圖4C結(jié)構(gòu)而獲得的結(jié)構(gòu)。圖8示出了本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)。與圖4C中相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部件。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)的等效電路如圖2C所示。
類似于實(shí)施例2，在實(shí)施例4中，有源層201和202或有源層203和204在一點(diǎn)上對(duì)稱地排列著，以使電容線209和210與有源層201至204重疊的那部分區(qū)域沿著電容線209和210縱向排列。在本實(shí)施例中，有源層201和202以及有源層203和204如圖8所示的那樣排列著。
在本實(shí)施例中，因?yàn)橐粚?duì)電容線為一個(gè)象素電極所公用，電容線的數(shù)目能夠減少一半，這樣就能提高開(kāi)口率。
在本發(fā)明中，通過(guò)把多個(gè)TFTs的柵極連接到一個(gè)柵極信號(hào)線以及每個(gè)象素中的電容器線上可以抑制液晶元件電壓的下降。同樣，由于一對(duì)電容線共同作用一個(gè)象素電極，電容線的數(shù)目可以減少一半，這樣就能提高開(kāi)口率。
總的來(lái)說(shuō)，TFTs的損耗取決于源極和漏極間的電壓。因此，根據(jù)本發(fā)明，由于在整個(gè)驅(qū)動(dòng)過(guò)程中圖2C中的TFTs122，123，126和127的源極和漏極都維持在一個(gè)低電壓狀態(tài)下，所以，本發(fā)明可以降低損耗。
本發(fā)明在需要高清晰度圖象顯示的應(yīng)用中是有效的。即，對(duì)于顯示256或更加精細(xì)的光和色彩濃淡的層次，則需將液晶元件的放電在一幀期間抑制到1％或更小。如果使用傳統(tǒng)系統(tǒng)，則圖2A或2B都不符合目的要求。
本發(fā)明適用于利用結(jié)晶硅半導(dǎo)體TFTs的有源矩陣顯示器件，該器件適用于矩陣顯示和矩陣具有很多行(線)類似的顯示。通常，由于矩陣有很多行，要使每行的選擇時(shí)間變短，這種非晶硅半導(dǎo)體TFTs是不適合的。因?yàn)?，使用結(jié)晶硅半導(dǎo)體TFTs存在著截止電流過(guò)大的問(wèn)題。
本發(fā)明在使截止電流減小這方面做出明顯的貢獻(xiàn)。采用非晶硅半導(dǎo)體TFTTs仍具有優(yōu)越性。
這幾個(gè)實(shí)施例主要針對(duì)具有一種頂柵型結(jié)構(gòu)的TFTs做了描述，但如果使用底柵型或其它類似結(jié)構(gòu)本發(fā)明的優(yōu)越性依然不變。
按照本發(fā)明，可通過(guò)最小的變化獲得最大的效果。特別是，具有頂柵型TFTs，雖然薄半導(dǎo)體區(qū)(有源層)的形成很復(fù)雜，但柵極和類似元件卻可極簡(jiǎn)單形成，并且可以防止上層配線斷裂(不連接)。相反地，如果柵極的形成很復(fù)雜，接著就會(huì)導(dǎo)致開(kāi)口率減少。因此，本發(fā)明在工業(yè)應(yīng)用方面是有益的。
權(quán)利要求
1.一種有源矩陣顯示器件，其包括若干條圖象信號(hào)線；若干條柵極信號(hào)線，圖象信號(hào)線和柵極信號(hào)線形成為具有偶數(shù)線和奇數(shù)線的矩陣狀；若干條電容線；若干個(gè)在由像信號(hào)線和柵極信號(hào)線所包圍的區(qū)域中排列的象素電極；以及若干個(gè)與每個(gè)象素電極相鄰彼此串聯(lián)的薄膜晶體管，這些薄膜晶體管每個(gè)具有相同的導(dǎo)電類型，其中，第一個(gè)薄膜晶體管的源極區(qū)或漏極區(qū)與一個(gè)圖像信號(hào)線相連接，第二個(gè)薄膜晶體管的源極區(qū)或漏極區(qū)與一個(gè)象素電極相連接，至少第一個(gè)和第二個(gè)薄膜晶體管的柵極連接于一條柵極信號(hào)線，至少有一個(gè)第三個(gè)薄膜晶體管的柵極與偶數(shù)線的象素電極相連接，以及至少有一個(gè)第四薄膜晶體管的柵極與奇數(shù)線的象素電極相連接，偶數(shù)線的柵極電極和奇數(shù)線的柵極電極被連接于相同的電容線，第三和第四薄膜晶體管的柵極電壓維持在一個(gè)所希望的電壓上，該電壓使第三和第四薄膜晶體管的溝道形成區(qū)變成與第三和第四薄膜晶體管的源極區(qū)和漏極區(qū)導(dǎo)電類型相同的導(dǎo)電類型。
2.一種有源矩陣顯示器件，包括若干條圖像信號(hào)線；若干條基本上垂直圖像信號(hào)線排列的柵極信號(hào)線；若干條電容線；若干個(gè)在被柵極信號(hào)線和圖像信號(hào)線所包圍的區(qū)域中配置的象素電極；若干個(gè)與每個(gè)象素電極相連接的切換元件；其中偶數(shù)線和奇數(shù)線上的每個(gè)切換元件包括一個(gè)近似于M形的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜包括至少三個(gè)與每條不同柵極信號(hào)線重疊的部分，以及至少兩個(gè)與公共電容線重疊的部分。
3.一種有源矩陣顯示器件，包括若干條圖像信號(hào)線；若干條基本上垂直于這些圖像信號(hào)線排列的柵極信號(hào)線；若干條電容線，該電容線的每一條平行于柵極信號(hào)線并且排列在這些柵極信號(hào)線之間；若干個(gè)在由柵極信號(hào)線和圖像信號(hào)線包圍的區(qū)域內(nèi)配置的象素電極；若干個(gè)與每個(gè)象素電極相連接的切換元件，其中，每個(gè)切換元件包括一個(gè)近似M形的半導(dǎo)體膜，該半導(dǎo)體膜包括與一條圖像信號(hào)線相接觸的區(qū)，一個(gè)與一個(gè)象素電極相接觸的區(qū)，被電容線和柵極信號(hào)線分成的至少四個(gè)區(qū)，這些區(qū)具有N或P導(dǎo)電類型，以及其中奇數(shù)線切換元件和偶數(shù)線切換元件與每行的一個(gè)不同柵極信號(hào)線相連接，并且與奇數(shù)線和偶數(shù)線的一條公共電容線相連接。
4.如權(quán)利要求1所述的有源矩陣顯示器件，其中每條電容線排列在奇數(shù)線的柵極信號(hào)線和偶數(shù)線的柵極信號(hào)線之間。
5.如權(quán)利要求2所述的有源矩陣顯示器件，其中每條電容線排列在奇數(shù)線的柵極信號(hào)線和偶數(shù)線的柵極信號(hào)線之間。
6.如權(quán)利要求3所述的有源矩陣顯示器件，其中每條電容線排列在奇數(shù)線的柵極信號(hào)線和偶數(shù)線的柵極信號(hào)線之間。
7.一種有源矩陣顯示器件，包括一對(duì)相鄰的象素電極；一對(duì)排列在象素電極之間的柵極信號(hào)線；一條配置在柵極信號(hào)線之間的電容線；一對(duì)各自與所述象素電極相連接的島形半導(dǎo)體區(qū)；其中島形半導(dǎo)體區(qū)的一端與象素電極相連接，每個(gè)所述的柵極信號(hào)線至少與每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)的三部分重疊，電容線至少與每個(gè)島形半導(dǎo)體區(qū)的兩部分重疊。
8.一種有源矩陣電路，包括若干個(gè)第一薄膜晶體管；若干個(gè)第二薄膜晶體管；一個(gè)與若干第一薄膜晶體管之一相連接的第一象素電極；一個(gè)與若干第二薄膜晶體管之一相連接的第二象素電極；一條與第一和第二薄膜晶體管之一的每另一個(gè)的源極或漏極相連接的圖像信號(hào)線；一條至少與一個(gè)以及另一個(gè)第一薄膜晶體管的柵極相連接的第一柵極信號(hào)線；一條至少與一個(gè)以及另一個(gè)第二薄膜晶體管的柵極相連接的第二柵極信號(hào)線；以及一條至少與除了一個(gè)和另一個(gè)第一和第二薄膜晶體管之外的第一和第二薄膜晶體管的柵極相連接的電容線。
9.如權(quán)利要求8所述的有源矩陣電路，其中第一和第二薄膜晶體管是一種用于第一和第二象素電極的切換元件。
10.如權(quán)利要求8所述的有源矩陣電路，其中電容線是一條為了形成電容而把一個(gè)所需電壓加到除了至少一個(gè)和另一個(gè)第一和第二薄膜晶體管之外的第一和第二薄膜晶體管上的線。
全文摘要
在一個(gè)有源矩陣顯示器件中，把一個(gè)至少包括五個(gè)薄膜晶體管(TFTs)的電路用作一個(gè)切換元件，所述的五個(gè)薄膜晶體管形成在一個(gè)用于單個(gè)象素電極，柵極線和電容線的近似于M形半導(dǎo)體區(qū)中，上述的象素電極，柵極線和電容線在M形半導(dǎo)體區(qū)相交叉。通過(guò)把選擇信號(hào)提供給柵極線，使TFTs操作，借此把數(shù)據(jù)寫入象素中，同時(shí)給電容線上提供一個(gè)適合的電壓，在其下方形成一個(gè)溝道，并且變成一個(gè)電容器。因此通過(guò)電容器使象素電極放電的數(shù)量減少。
文檔編號(hào)G09F9/30GK1157448SQ9610605
公開(kāi)日1997年8月20日 申請(qǐng)日期1996年2月15日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月15日
發(fā)明者山崎舜平, 小山潤(rùn), 竹村保彥 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所