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JPH0772777B2 - Liquid crystal display - Google Patents
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JPH0772777B2 - Liquid crystal display - Google Patents

Liquid crystal display

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JPH0772777B2
JPH0772777B2 JP16610190A JP16610190A JPH0772777B2 JP H0772777 B2 JPH0772777 B2 JP H0772777B2 JP 16610190 A JP16610190 A JP 16610190A JP 16610190 A JP16610190 A JP 16610190A JP H0772777 B2 JPH0772777 B2 JP H0772777B2
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JP
Japan
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thin film
liquid crystal
film transistor
electrode
polysilicon
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伸治 両角
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Seiko Epson Corp
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は薄膜トランジスタを備えた液晶表示装置に関す
るものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid crystal display device including a thin film transistor.

[従来の技術] 従来アクティブマトリックスを用いたディスプレイパネ
ルはダイナミック方式に比しそのマトリックスサイズを
非常に大きくでき、大型かつドット数の大きなパネルを
実現可能な方式として注目を浴びている。
[Prior Art] Conventionally, a display panel using an active matrix has attracted attention as a method capable of realizing a large-sized panel having a large number of dots because its matrix size can be made extremely large as compared with the dynamic method.

特に液晶のような受光型素子ではダイナミック方式での
駆動デューティは限界がありテレビ表示等にはアクティ
ブマトリックスの応用が考えられている。
In particular, a light-receiving element such as a liquid crystal has a limited drive duty in a dynamic system, and an active matrix application is considered for a television display and the like.

第1図は従来のアクティブマトリックスの1セルを示し
ている。
FIG. 1 shows one cell of a conventional active matrix.

アドレス線Xがトランジスタ2のゲートに入力されてお
り、トランジスタをONさせてデータ線Yの信号を保持用
コンデンサ3に電荷として蓄積させる。再びデータを書
き込むまで、このコンデンサ3により保持され、同時に
液晶4を駆動する。
The address line X is input to the gate of the transistor 2, and the transistor is turned on to store the signal on the data line Y in the holding capacitor 3 as electric charge. Until the data is written again, it is held by this capacitor 3 and simultaneously drives the liquid crystal 4.

ここでVCは共通電極信号である。液晶のリークは非常に
少ないので、短時間の電荷の保持には十分である。ここ
のトランジスタとコンデンサの製法は通常のICのプロセ
スと全く同じである。
Where VC is the common electrode signal. Since the liquid crystal leaks very little, it is sufficient for holding charges for a short time. The manufacturing method of transistors and capacitors here is exactly the same as the process of normal IC.

第2図は第1図のセルをシリコンゲートプロセスにより
作成した例である。
FIG. 2 is an example in which the cell of FIG. 1 is produced by a silicon gate process.

単液晶シリコンウェハ上にトランジスタ10とコンデンサ
11が構築される。アドレス線Xとコンデンサの上電極11
は多液晶シリコン(ポリシリコン)で、又データ線Yと
液晶駆動電極13はAlでできており、コンタクトホール7,
8,9により、基板とAl、ポリシリコンとAlが夫々接続さ
れる。
Transistor 10 and capacitor on a single liquid crystal silicon wafer
11 are built. Address line X and capacitor upper electrode 11
Is made of poly liquid crystal silicon (polysilicon), and the data line Y and the liquid crystal drive electrode 13 are made of Al.
The substrate and Al are connected to each other by 8, 9 and the polysilicon and Al are connected to each other.

しかし、このような構造はプロセスが複雑であり、歩留
まりの制御が困難である等の問題があるため、透明基板
上の薄膜トランジスタを形成した表示体が考えられた。
このような薄膜トランジスタを使用する場合、半導体薄
膜としては、アモルファスシリコン、ポリシリコンなど
が用いられてきた。
However, such a structure has a problem that the process is complicated and the yield is difficult to control. Therefore, a display body having a thin film transistor formed on a transparent substrate has been considered.
When such a thin film transistor is used, amorphous silicon, polysilicon, etc. have been used as a semiconductor thin film.

[発明が解決しようとする問題点および目的] このような薄膜トランジスタをガラス基板上に形成した
場合に、薄膜トランジスタの半導体層やゲート電極とガ
ラス基板との密着性が悪く、剥離しやすいという欠点が
あった。また、薄膜トランジスタのチャンネル部にガラ
ス基板からの不純物が拡散し、トランジスタの特性が乱
れてしまうという欠点もあった。
[Problems and Objectives to be Solved by the Invention] When such a thin film transistor is formed on a glass substrate, there is a drawback that the semiconductor layer of the thin film transistor or the gate electrode has poor adhesion to the glass substrate and is easily peeled off. It was Further, there is also a drawback that impurities from the glass substrate diffuse into the channel portion of the thin film transistor, which disturbs the characteristics of the transistor.

[問題点を解決するための手段] 本発明は、一対のガラス基板間に液晶が挟持され、該一
対のガラス基板のうち一方のガラス基板上には複数の画
素電極がマトリクス状に配列され、該各画素電極には薄
膜トランジスタが接続されてなる液晶表示装置におい
て、前記一方のガラス基板上には密着性のよい第1の絶
縁膜が形成されてなり、前記薄膜トランジスタはゲード
電極の上面と側面に第2の絶縁膜が形成され、該第2の
絶縁膜の上面にシリコン薄膜からなるチャンネル領域が
形成され、かつ該チャンネル領域は不純物がドープされ
ていない真性である逆スタガー型の薄膜トランジスタで
あり、該薄膜トランジスタは前記第1の絶縁膜上に形成
されてなることを特徴とするものである。
[Means for Solving Problems] In the present invention, a liquid crystal is sandwiched between a pair of glass substrates, and a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix on one of the pair of glass substrates. In a liquid crystal display device in which a thin film transistor is connected to each pixel electrode, a first insulating film having good adhesion is formed on the one glass substrate, and the thin film transistor is formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode. A second insulating film is formed, a channel region made of a silicon thin film is formed on the upper surface of the second insulating film, and the channel region is an intrinsic inverted stagger type thin film transistor not doped with impurities; The thin film transistor is formed on the first insulating film.

[実 施 例] 第3図は本発明に用いるマトリックスセルを示すもので
ある。
[Example] FIG. 3 shows a matrix cell used in the present invention.

第1図と異なるのは容量のGND配線を新たに設けること
のみであり、基本回路は同じである。この場合のGND電
位は一定バイアスを意味し、バイアスレベルは問わな
い。
The only difference from FIG. 1 is that a GND wiring for the capacitor is newly provided, and the basic circuit is the same. In this case, the GND potential means a constant bias, and the bias level does not matter.

第4図にセルの構造例を示す。FIG. 4 shows an example of the cell structure.

(A)は平面図であってアドレス線26はデータ線25、駆
動電極及びコンデンサの電極29をソース・ドレインとす
るトランジスタのチャネル28のゲートになっている。又
GNDライン27はアドレス線26と同時に構成され電極29と
の間に容量を構成している。第4図(B)は(A)のAB
線での断面を示すものである。
(A) is a plan view, and the address line 26 serves as the gate of the channel 28 of the transistor having the data line 25, the drive electrode and the electrode 29 of the capacitor as the source / drain. or
The GND line 27 is formed at the same time as the address line 26 and forms a capacitance with the electrode 29. Figure 4 (B) is AB of (A).
It shows a cross section along a line.

製造プロセスの一例をあげて説明すると、石英等の高融
点ガラス基板31にシリコン薄膜としてポリシリコンを約
3000Å成長させ、その後全面にPイオンを打込みしてN
型とする。但し場合によっては密着性をよくするため、
うすいSiO2をあらかじめ形成することもある。
Explaining one example of the manufacturing process, polysilicon is used as a silicon thin film on a high melting point glass substrate 31 such as quartz.
Grow 3000 Å, then implant P ions on the entire surface to N
Use as a mold. However, in some cases to improve adhesion,
Thin SiO 2 may be formed in advance.

更にフォトエッチングによりゲート26とコンデンサ電極
27を形成した後に熱酸化により約1500ÅのSiO2膜30をゲ
ート絶縁膜及びコンデンサの誘電体膜として成長させ
る。その後2層目のポリシリコンをつけてフォトエッチ
によりパターンを形成後レジストマスクによりチャネル
部28以外に再びPイオンを打込んでソース・ドレイン電
極及びデータ線の配線部、コンデンサの電極を兼ねた液
晶の駆動電極を形成する。
Further, by photo etching, the gate 26 and the capacitor electrode
After forming 27, a SiO 2 film 30 of about 1500 Å is grown by thermal oxidation as a gate insulating film and a dielectric film of a capacitor. After that, a second layer of polysilicon is applied to form a pattern by photo-etching, and then P ions are implanted again in a region other than the channel portion 28 by a resist mask to form a liquid crystal that also serves as a source / drain electrode, a data line wiring portion, and a capacitor electrode. Drive electrodes are formed.

このチャンネル部28に局部的、又は基板全体を均一に、
レーザーを照射しポリシリコンを短時間のうちに溶融、
凝固させてグレインを成長することによって、しきい
値、コンダクタンス等の性能の改良を行なうことができ
る。これはいわゆるレーザアニールと言われるものであ
る。
Locally on this channel portion 28 or evenly over the entire substrate,
Laser is applied to melt polysilicon in a short time.
By solidifying and growing grains, it is possible to improve the performance such as threshold value and conductance. This is so-called laser annealing.

第4図に示す構造においては、光を透過する電極を用い
ているが、更にこの上にAl電極をのせてもよい。
In the structure shown in FIG. 4, an electrode that transmits light is used, but an Al electrode may be further provided thereon.

第5図は本発明のマトリックス基板を用いた液晶ディス
プレイ装置の簡単な断面を示す。
FIG. 5 shows a simple cross section of a liquid crystal display device using the matrix substrate of the present invention.

ポリシリコン電極37をのせた石英基板35とネサ膜により
なる共通電極39をのせたガラス36に液晶体38をはさむ。
更に偏光板32,33でサンドイッチした後下側に反射板34
をつける。こうすると上から入射した光はポリシリコン
電極37をほとんど経過し、反射板34で反射し、人体の目
に感知される。この方式は通常のFEタイプの液晶が使え
るので、コントラストが高く、同時に視覚も広い。
A liquid crystal body 38 is sandwiched between a quartz substrate 35 on which a polysilicon electrode 37 is placed and a glass 36 on which a common electrode 39 made of a Nesa film is placed.
After sandwiching with polarizing plates 32 and 33, a reflector 34 is placed on the lower side.
Turn on. In this way, most of the light incident from above passes through the polysilicon electrode 37, is reflected by the reflector 34, and is sensed by the human eye. This method can use normal FE type liquid crystal, so it has high contrast and wide vision at the same time.

第6図は本発明の他の例として通常のガラス基板上にセ
ルを構成した断面を示す。ガラス基板40上にスパッタ又
はプラズマCVD法等の低温での膜生成法によりポリシリ
コン膜を作成し、全面にPイオン又はBイオンを打込
む。次にフォトエッチングによりゲート43とコンデンサ
電極42を形成する。更に絶縁膜44を形成する。これもや
はり低温成長によるSiO2等を用いる。
FIG. 6 shows a cross section of a cell formed on a normal glass substrate as another example of the present invention. A polysilicon film is formed on the glass substrate 40 by a low temperature film forming method such as sputtering or plasma CVD, and P ions or B ions are implanted on the entire surface. Next, the gate 43 and the capacitor electrode 42 are formed by photoetching. Further, the insulating film 44 is formed. Again, SiO 2 or the like grown by low temperature is used.

更にトランジスタのソース・ドレイン、コンデンサと駆
動電極を兼ねるための2層目のポリシリコンをやはり低
温で形成する。
Further, the second layer polysilicon, which also serves as the source / drain of the transistor and the capacitor and the drive electrode, is formed at a low temperature.

このポリシリコンは全くドープしていないか、又はシキ
イ値をエンハンスメントにするだけの十分な量のBイオ
ンを打込む。
The polysilicon is either undoped or implanted with a sufficient amount of B ions to enhance the darkness.

その後レーザビームを局部的又は全体に照射しアニール
する。レーザビームは一部は1層目のポリシリコンに吸
収されるが、ガラス基板40は透過する。従って1層目の
ポリシリコン中のイオン打込みされた不純物の活性化、
2層目のポリシリコンのグレインの成長(特にチャネル
部48)が行なわれるべく適当なビームのエネルギーで適
当な時間(パスルレーザであればパルス間隔、CWレーザ
では走査スピードに依存)処理すると、ガラス基板には
影響が殆どない範囲でアニールが可能である。
After that, the laser beam is locally or entirely irradiated and annealed. A part of the laser beam is absorbed by the polysilicon of the first layer, but it is transmitted through the glass substrate 40. Therefore, activation of the ion-implanted impurities in the first-layer polysilicon,
When the grain growth of the second layer of polysilicon (especially the channel portion 48) is performed with an appropriate beam energy for an appropriate time (pulse interval for pulse laser, scanning speed for CW laser), the glass substrate Can be annealed within a range where there is almost no effect on.

この方式の特徴はレーザアニールにより、従来の熱アニ
ールに対しガラス基板に与える影響を非常に少なくでき
るのでコストの安いガラスを用いることができること、
レーザのアニールは不純物を活性化と共に、チャネル部
のポリシリコンのグレインを成長させて、トランジスタ
の特性(特に移動度)を改良することが同時にできるこ
とにある。
The feature of this method is that the laser annealing can significantly reduce the influence on the glass substrate with respect to the conventional thermal annealing, so that it is possible to use the glass at a low cost.
The laser annealing is to simultaneously activate the impurities and grow the polysilicon grains in the channel portion to improve the characteristics (particularly the mobility) of the transistor.

その後Alをつけてフォトエッチングしてソース・ドレイ
ン電極46,47を形成する。Alとポリシリコンはこのまま
ではコンタクトがとれにくいのでこの後熱処理をする
か、弱いレーザビームを照射すればよい。
Then, Al is applied and photoetching is performed to form source / drain electrodes 46 and 47. Since Al and polysilicon are difficult to make contact with each other as they are, they may be heat-treated or irradiated with a weak laser beam.

[効果] 本発明は、一対のガラス基板間の液晶が挟持され、該一
対のガラス基板のうち一方のガラス基板上には複数の画
素電極がマトリクス状に配列され、該各画素電極には薄
膜トランジスタが接続されてなる液晶表示装置におい
て、該一方のガラス基板上には密着性のよい第1の絶縁
膜が形成されてなり、該薄膜トランジスタはゲート電極
の上面と側面に第2の絶縁膜が形成され、該第2の絶縁
膜の上面にシリコン薄膜からなるチャンネル領域が形成
され、かつ該チャンネル領域は不純物がドープされてい
ない真性である逆スタガー型の薄膜トランジスタであ
り、該薄膜トランジスタは前記第1の絶縁膜上に形成さ
れてなるようにしたので、ガラス基板上に薄膜トランジ
スタを形成するに際し、ガラス基板と薄膜トランジスタ
との密着性が非常に向上するという効果を有する。
[Effect] According to the present invention, liquid crystal is sandwiched between a pair of glass substrates, a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix on one glass substrate of the pair of glass substrates, and a thin film transistor is provided on each pixel electrode. In the liquid crystal display device, the first insulating film having good adhesion is formed on the one glass substrate, and the thin film transistor has the second insulating film formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode. A channel region made of a silicon thin film is formed on the upper surface of the second insulating film, and the channel region is an intrinsic inverted stagger type thin film transistor not doped with impurities, and the thin film transistor is the first thin film transistor. Since it is formed on the insulating film, when forming the thin film transistor on the glass substrate, the adhesion between the glass substrate and the thin film transistor It has the effect of being extremely improved.

また、薄膜トランジスタの真性のチャンネル領域にガラ
ス基板からの不純物が拡散することを防止できるので、
薄膜トランジスタの特性が安定するという効果を有す
る。
Further, it is possible to prevent impurities from the glass substrate from diffusing into the intrinsic channel region of the thin film transistor,
This has the effect of stabilizing the characteristics of the thin film transistor.

さらに、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜にガラス基板
からの不純物が拡散することを防止できるため、ゲート
・ソース間、ゲートドレイン間のリークや絶縁破壊を防
止することができ、また、スレッシュホールド電圧Vth
がシフトするのを効果的に防止することができる。
Furthermore, since impurities from the glass substrate can be prevented from diffusing into the gate insulating film of the thin film transistor, leakage between the gate and the source and between the gate and drain and dielectric breakdown can be prevented, and the threshold voltage Vth
Can be effectively prevented from shifting.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は従来のアクティブマトリックスに用いたセルの
回路図である。 第2図はバルクシリコンを用いたセルの平面図である。 第3図は本発明のセル図である。 第4図(A)、(B)はその実現例の平面図と断面図で
ある。 第5図は本発明の基板をパネルに実装した際の断面図で
ある。 第6図は本発明の他の実施例を示す図である。 7,8,9……コンタクトホール 10……ポリシリコンゲート 11……コンデンサ3のポリシリコンの上部電極 13……Alによる駆動電極 26,27……1層目のポリシリコン 25,29……2層目のポリシリコン 28……チャネル 31……石英基板 32,33……偏光板 34……反射板 35,36……透明基板 39……ネサ膜 37……ポリシリコン駆動電極 38……液晶体 40……ガラス基板 42,43……1層目ポリシリコン 45……2層目ポリシリコン 46,47……Al 48……チャネル
FIG. 1 is a circuit diagram of a cell used in a conventional active matrix. FIG. 2 is a plan view of a cell using bulk silicon. FIG. 3 is a cell diagram of the present invention. 4 (A) and 4 (B) are a plan view and a sectional view of the implementation example. FIG. 5 is a sectional view when the substrate of the present invention is mounted on a panel. FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the present invention. 7,8,9 …… Contact hole 10 …… Polysilicon gate 11 …… Polysilicon upper electrode of capacitor 3 ………… Al driving electrode 26,27 …… First layer polysilicon 25,29 …… 2 Layer polysilicon 28 …… Channel 31 …… Quartz substrate 32,33 …… Polarizer 34 …… Reflector 35,36 …… Transparent substrate 39 …… Nesa film 37 …… Polysilicon drive electrode 38 …… Liquid crystal body 40 …… Glass substrate 42,43 …… First layer polysilicon 45 …… Second layer polysilicon 46,47 …… Al 48 …… Channel

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一対のガラス基板間に液晶が挟持され、該
一対のガラス基板のうち一方のガラス基板上には複数の
画素電極がマトリクス状に配列され、該各画素電極には
薄膜トランジスタが接続されてなる液晶表示装置におい
て、 前記一方のガラス基板上には密着性のよい第1の絶縁膜
が形成されてなり、 前記薄膜トランジスタはゲート電極の上面と側面に第2
の絶縁膜が形成され、該第2の絶縁膜の上面にはシリコ
ン薄膜からなるチャンネル領域が形成され、かつ該チャ
ンネル領域は不純物がドープされていない真性である逆
スタガー型の薄膜トランジスタであり、 該薄膜トランジスタは前記第1の絶縁膜上に形成されて
なることを特徴とする液晶表示装置。
1. A liquid crystal is sandwiched between a pair of glass substrates, a plurality of pixel electrodes are arranged in a matrix on one of the pair of glass substrates, and a thin film transistor is connected to each of the pixel electrodes. In the liquid crystal display device having the above structure, a first insulating film having good adhesion is formed on the one glass substrate, and the thin film transistor has a second electrode on a top surface and a side surface of a gate electrode.
An insulating film is formed, a channel region made of a silicon thin film is formed on the upper surface of the second insulating film, and the channel region is an intrinsic inverted stagger type thin film transistor which is not doped with impurities. A liquid crystal display device, wherein the thin film transistor is formed on the first insulating film.
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JPS5919339B2 (en) * 1977-08-30 1984-05-04 シャープ株式会社 Matrix type liquid crystal display device
JPS558026A (en) * 1978-06-30 1980-01-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semi-conductor device manufacturing method

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