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JPH0786607A - Thin film transistor - Google Patents

Thin film transistor

Info

Publication number
JPH0786607A
JPH0786607A JP5232726A JP23272693A JPH0786607A JP H0786607 A JPH0786607 A JP H0786607A JP 5232726 A JP5232726 A JP 5232726A JP 23272693 A JP23272693 A JP 23272693A JP H0786607 A JPH0786607 A JP H0786607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film transistor
tft
channel region
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5232726A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Rameshiyu Katsukado
カッカド・ラメシュ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5232726A priority Critical patent/JPH0786607A/en
Publication of JPH0786607A publication Critical patent/JPH0786607A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、消費電力を低く抑え、リ
−ク電流を減少でき、ON/OFF比を増大できる薄膜
トランジスタを提供することにある。 【構成】 Nチャンネル型TFT1は、ドレイン電極
2、ゲ−ト電極4、ソ−ス電極6、半導体層8、及び光
起電装置12を備えている。半導体層は、N型にド−プ
されたソ−ス領域3及びドレイン領域5と、両者の中間
に位置するチャンネル領域7とを有し、ソ−ス、ドレイ
ン電極間に電圧が付与される場合にチャンネル領域を微
小のリ−ク電流が流れるようになっている。この状態で
ゲ−ト電極に電圧を加えると、チャンネル領域内に電子
が誘引され、電極間にON電流が流れる。光起電装置
は、チャンネル領域に入射するバックライト11を遮蔽
するとともに吸収したバックライトを電圧に変換し、チ
ャンネル領域に正孔を誘引し、リ−ク電流を減少する作
用を有する。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to provide a thin film transistor capable of suppressing power consumption to be low, reducing a leak current, and increasing an ON / OFF ratio. [Structure] The N-channel TFT 1 includes a drain electrode 2, a gate electrode 4, a source electrode 6, a semiconductor layer 8, and a photovoltaic device 12. The semiconductor layer has a source region 3 and a drain region 5 which are N-type doped, and a channel region 7 which is located between the source region 3 and the drain region 5, and a voltage is applied between the source and drain electrodes. In this case, a minute leak current flows in the channel region. When a voltage is applied to the gate electrode in this state, electrons are attracted in the channel region and an ON current flows between the electrodes. The photovoltaic device has a function of blocking the backlight 11 incident on the channel region, converting the absorbed backlight into a voltage, attracting holes to the channel region, and reducing a leak current.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、例えばアクティブマ
トリックス型液晶表示器のスイッチング素子として用い
られる薄膜トランジスタ(以下TFTと称する)に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) used as a switching element of, for example, an active matrix type liquid crystal display.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶を用いた表示素子として、テレビ表
示やグラフィックディスプレイ等を指向した大容量、高
密度のアクティブマトリックス型液晶表示器の開発及び
実用化が盛んに行われている。このような表示器では、
クロスト−クのない高コントラスト表示が行えるよう
に、各画素の駆動及び制御を行う手段として半導体スイ
ッチが用いられている。半導体スイッチとしては、透過
型表示が可能であり大面積化も容易である等の理由か
ら、通常、透明絶縁基板上に形成されたTFTが用いら
れている。
2. Description of the Related Art As a display element using a liquid crystal, a large-capacity, high-density active matrix type liquid crystal display intended for a television display or a graphic display has been actively developed and put into practical use. With such an indicator,
Semiconductor switches are used as means for driving and controlling each pixel so that high-contrast display without crosstalk can be performed. As the semiconductor switch, a TFT formed on a transparent insulating substrate is usually used for the reason that a transmissive display is possible and the area can be easily increased.

【0003】TFTは、例えば、半導体層を挟んで下層
にソ−ス、ドレイン電極層、上層にゲ−ト層をそれぞれ
配置したスタガ−構造を有しており、アクティブマトリ
ックス型液晶表示器の各画素毎に設けられている。そし
て、各TFTにおいて、ドレイン電極は液晶表示器の信
号電極と一体に形成され、ゲ−ト電極は走査電極と一体
に形成され、ソ−ス電極は画素電極に接続されている。
The TFT has, for example, a staggered structure in which a source layer, a drain electrode layer, and a gate layer are respectively arranged in a lower layer with a semiconductor layer sandwiched therebetween, and each TFT of an active matrix type liquid crystal display device. It is provided for each pixel. In each TFT, the drain electrode is formed integrally with the signal electrode of the liquid crystal display, the gate electrode is formed integrally with the scanning electrode, and the source electrode is connected to the pixel electrode.

【0004】このように構成された液晶表示器を駆動す
ると、一定の走査電圧Vgが走査電極を介してTFTの
ゲ−ト電極に一走査線毎に与えられると同時に、画像信
号としての電圧Vdsが信号電極を介して対応するTF
Tのドレイン電極に与えられる。このようにソ−ス、ド
レイン電極間に電圧Vdsが与えられたTFTのゲ−ト
電極にゲ−ト電圧Vgを与えると、電圧Vgに誘引され
た電荷が半導体層のソ−ス、ドレイン領域に挟まれたチ
ャンネル領域に発生し、チャンネル領域の電気抵抗が低
くなり、チャンネル領域に電流Ids(ON電流)が流
れ、該当する画素のスイッチがONされる。尚、TFT
には、チャンネル領域内に電子が誘引されるNチャンネ
ル型TFT、及び正孔が誘引されるPチャンネル型TF
Tがある。
When the liquid crystal display thus constructed is driven, a constant scanning voltage Vg is applied to the gate electrode of the TFT via the scanning electrodes for each scanning line, and at the same time, the voltage Vds as an image signal is supplied. Corresponds to TF via signal electrode
Applied to the drain electrode of T. In this way, when the gate voltage Vg is applied to the gate electrode of the TFT to which the voltage Vds is applied between the source and drain electrodes, the electric charge attracted by the voltage Vg is applied to the source and drain regions of the semiconductor layer. Occurs in the channel region sandwiched between the two, the electric resistance of the channel region becomes low, a current Ids (ON current) flows in the channel region, and the switch of the corresponding pixel is turned on. In addition, TFT
Is an N-channel TFT that attracts electrons into the channel region, and a P-channel TF that attracts holes.
There is T.

【0005】一方、スイッチがOFF状態(Vg=0)
にあるTFTのソ−ス、ドレイン電極間には、半導体層
を流通する微量のOFF電流(リ−ク電流)が流れてい
る。TFTのチャンネル領域に流通するON電流とOF
F電流とのON/OFF比は、通常、106 以上である
ことが必要とされており、このON/OFF比は、TF
Tの性能を評価する上で重要な要素となる。従って、T
FTのON/OFF比を増大して性能を改良するために
はリ−ク電流を低く抑えることが必要とされている。
On the other hand, the switch is in the OFF state (Vg = 0)
A small amount of OFF current (leak current) flowing through the semiconductor layer flows between the source and drain electrodes of the TFT in FIG. ON current and OF flowing in the channel region of TFT
The ON / OFF ratio with the F current is usually required to be 10 6 or more, and this ON / OFF ratio is TF
It is an important factor in evaluating the performance of T. Therefore, T
In order to increase the ON / OFF ratio of the FT and improve the performance, it is necessary to keep the leak current low.

【0006】図5は、Nチャンネル型TFTのソ−ス、
ドレイン電極間に一定の電圧Vds(15V)を与え、
ゲ−ト電極にゲ−ト電圧Vgを与える場合の半導体層の
ソ−ス、ドレイン領域間(チャンネル領域)に流れる電
流Idsを示している。尚、半導体層のソ−ス、ドレイ
ン領域は、Nチャンネル型に適合するようにN型にド−
プされているものとする。
FIG. 5 shows an N-channel TFT source,
Apply a constant voltage Vds (15V) between the drain electrodes,
The current Ids flowing between the source and drain regions (channel region) of the semiconductor layer when a gate voltage Vg is applied to the gate electrode is shown. The source and drain regions of the semiconductor layer are of N-type so as to conform to the N-channel type.
It is assumed that

【0007】Nチャンネル型TFTのゲ−ト電極に微小
な正の電圧Vgを与えると、チャンネル領域内に電子が
誘引され、チャンネル領域内を流れる電流Ids(ON
電流)が大幅に増大する。例えば、20Vの電圧をゲ−
ト電極に与えると、約10-5A程度のON電流が流れ
る。一方、ゲ−ト電圧Vg=0とした場合のリ−ク電流
は、約10-10 A程度である。この場合のTFTのON
/OFF比は、約105程度であり、必要とされる値
(106 )に達していない。
When a small positive voltage Vg is applied to the gate electrode of the N-channel type TFT, electrons are attracted in the channel region, and the current Ids (ON is flowing in the channel region.
Current) increases significantly. For example, a voltage of 20 V
When applied to the gate electrode, an ON current of about 10 −5 A flows. On the other hand, when the gate voltage Vg = 0, the leak current is about 10 -10 A. Turning on the TFT in this case
The / OFF ratio is about 10 5 and does not reach the required value (10 6 ).

【0008】一般に、良好なON/OFF比を有するT
FTを得るために、TFTのOFF状態においてゲ−ト
電極に逆電圧(この場合、負の電圧)を与えてリ−ク電
流を低く抑えている。即ち、Nチャンネル型TFTのゲ
−ト電極に負の電圧を与えると、チャンネル領域に正孔
が誘引されるが、正孔の流れはN型にド−プされたソ−
ス、ドレイン領域においてブロックされ、結果的にリ−
ク電流を減少できる。従って、従来のNチャンネル型T
FTのゲ−ト電極には、−5V程度の電圧が与えられて
おり、リ−ク電流が10-12 程度に抑えられ、TFTの
ON/OFF比を106 程度にまで引上げている。
Generally, a T having a good ON / OFF ratio
In order to obtain FT, a reverse voltage (negative voltage in this case) is applied to the gate electrode in the OFF state of the TFT to suppress the leak current low. That is, when a negative voltage is applied to the gate electrode of the N-channel type TFT, holes are attracted to the channel region, but the flow of holes is the N-type doped source.
Block in the drain and drain regions, resulting in
Current can be reduced. Therefore, the conventional N-channel type T
A voltage of about -5 V is applied to the gate electrode of the FT, the leak current is suppressed to about 10 -12 , and the ON / OFF ratio of the TFT is raised to about 10 6 .

【0009】また、液晶表示器に実装されるTFTは、
表示器のバックライトの影響によりリ−ク電流が増大さ
れる場合がある。つまり、TFTのチャンネル領域にバ
ックライトからの光が吸収されると、チャンネル領域内
に電荷が発生してチャンネル領域の電気抵抗を下げる場
合がある。このように電気抵抗が低くなる場合には、電
荷が流通しやすくなり、結果的にリ−ク電流が増大され
る。そのため、チャンネル領域に吸収される光を遮るた
めの光遮蔽層が設けられている。
The TFT mounted on the liquid crystal display is
The leak current may increase due to the influence of the backlight of the display. That is, when the light from the backlight is absorbed in the channel region of the TFT, electric charges may be generated in the channel region to lower the electric resistance of the channel region. When the electric resistance is low as described above, the charge easily flows, and as a result, the leak current is increased. Therefore, a light shielding layer for shielding the light absorbed in the channel region is provided.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のTFTにおいて
は、OFF状態においてゲ−ト電極に逆電圧をかけてリ
−ク電流を抑えている。従って、TFTがOFF状態に
あるにも拘らず、リ−ク電流を低く抑えるための余分な
電圧を付与する必要があり、消費電力が増大するという
問題がある。
In the conventional TFT, the leak current is suppressed by applying a reverse voltage to the gate electrode in the OFF state. Therefore, although the TFT is in the OFF state, it is necessary to apply an extra voltage for suppressing the leak current to a low level, which causes a problem that power consumption increases.

【0011】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、少ない消費電力でリ−ク電流を減少で
き、ON/OFF比を増大することができる薄膜トラン
ジスタを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a thin film transistor capable of reducing a leak current with a small power consumption and increasing an ON / OFF ratio. .

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明によれば、ソ−
ス電極、ドレイン電極、半導体層、絶縁層、及びゲ−ト
電極を備えた薄膜トランジスタにおいて、上記半導体層
のチャンネル領域に入射する光を遮断するとともに、上
記チャンネル領域に電界を付与する光起電装置を備えて
いることを特徴とする薄膜トランジスタが提供される。
According to the present invention, a so-called
In a thin film transistor having a gate electrode, a drain electrode, a semiconductor layer, an insulating layer, and a gate electrode, a photovoltaic device that blocks light entering the channel region of the semiconductor layer and applies an electric field to the channel region. There is provided a thin film transistor comprising:

【0013】[0013]

【作用】この発明の薄膜トランジスタ(TFT)によれ
ば、液晶表示器のバックライトがTFTの半導体層のチ
ャンネル領域に入射する光路位置に光起電装置を備えて
いる。光起電装置は、チャンネル領域に入射する光を遮
蔽することによりチャンネル領域内に電荷が発生するの
を抑え、OFF状態におけるリ−ク電流を低く抑える。
また、光起電装置に吸収される光は、ここで電圧に変換
され、チャンネル領域に電界を付与する。付与する電界
の方向を適当に選択することにより、チャンネル領域内
に電子或いは正孔のいずれかを誘引し、リ−ク電流を抑
える。そして、良好なON/OFF比を有するTFTが
提供される。
According to the thin film transistor (TFT) of the present invention, the photovoltaic device is provided at the optical path position where the backlight of the liquid crystal display enters the channel region of the semiconductor layer of the TFT. The photovoltaic device suppresses the generation of charges in the channel region by blocking the light incident on the channel region, and suppresses the leak current in the OFF state to be low.
Also, the light absorbed by the photovoltaic device is converted here into a voltage, which gives an electric field to the channel region. By appropriately selecting the direction of the applied electric field, either electrons or holes are attracted into the channel region to suppress the leak current. Then, a TFT having a good ON / OFF ratio is provided.

【0014】[0014]

【実施例】以下、図面を参照しながらこの発明の実施例
について詳細に説明する。図1及び図2に示すように、
この発明の薄膜トランジスタ1(以下、TFTと称す
る)は、例えば、アクティブマトリックス型液晶表示器
20の各画素30毎に装着され、画素30のスイッチン
グ素子として用いられている。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2,
The thin film transistor 1 (hereinafter, referred to as TFT) of the present invention is attached to each pixel 30 of the active matrix type liquid crystal display 20, and is used as a switching element of the pixel 30, for example.

【0015】液晶表示器20は、多数の画素30がマト
リックス状に整列された表示画面を有している。各画素
30は、画素電極22と、画素電極22に沿って互いに
平行に延びる多数の信号電極24と、信号電極24と直
交する方向に沿って互いに平行に延びる多数の走査電極
26と、を有している。各画素電極22は、例えば、ス
タガ−型のTFT1を介して信号電極24及び走査電極
26に接続されている。また、液晶表示器20は、図示
しないバックライトを備えている。
The liquid crystal display 20 has a display screen in which a large number of pixels 30 are arranged in a matrix. Each pixel 30 includes a pixel electrode 22, a number of signal electrodes 24 extending in parallel with each other along the pixel electrode 22, and a number of scanning electrodes 26 extending in parallel along a direction orthogonal to the signal electrode 24. is doing. Each pixel electrode 22 is connected to the signal electrode 24 and the scanning electrode 26 via, for example, a stagger type TFT 1. The liquid crystal display 20 also includes a backlight (not shown).

【0016】各TFT1は、信号電極24と一体に形成
されたドレイン電極2と、走査電極26と一体に形成さ
れたゲ−ト電極4と、画素電極22に接続されたソ−ス
電極6と、を有しており、信号電極24は、TFT1の
ドレイン電極2に画像信号を与えるためのデ−タ線とし
て作用し、走査電極26は、TFT1のゲ−ト電極4に
走査信号を与えるためのアドレス線として作用する。
Each TFT 1 includes a drain electrode 2 formed integrally with the signal electrode 24, a gate electrode 4 formed integrally with the scanning electrode 26, and a source electrode 6 connected to the pixel electrode 22. , The signal electrode 24 acts as a data line for giving an image signal to the drain electrode 2 of the TFT 1, and the scanning electrode 26 gives a scanning signal to the gate electrode 4 of the TFT 1. Acts as an address line for.

【0017】以下、TFT1の構成について詳細に説明
する。TFT1は、透明なガラス或いは石英から成る基
体10の上面に形成され、基体10の上面に設けられた
光起電装置4と、光起電装置4を覆うように基体10の
上面に設けられた透明な絶縁層14と、絶縁層14の上
面に互いに離間して設けられたソ−ス電極層6及びドレ
イン電極層2と、ソ−ス電極6及びドレイン電極2に接
するとともに絶縁層14の上面に設けられた半導体層8
と、半導体層8の上面に設けられたゲ−ト絶縁層16
と、ゲ−ト絶縁層16の上面に設けられたゲ−ト電極4
と、を備えている。
The structure of the TFT 1 will be described in detail below. The TFT 1 is formed on the upper surface of a base 10 made of transparent glass or quartz, and the photovoltaic device 4 provided on the upper surface of the base 10 and the upper surface of the base 10 so as to cover the photovoltaic device 4. A transparent insulating layer 14, a source electrode layer 6 and a drain electrode layer 2 provided on the upper surface of the insulating layer 14 so as to be separated from each other, and an upper surface of the insulating layer 14 that is in contact with the source electrode 6 and the drain electrode 2. The semiconductor layer 8 provided in
And the gate insulating layer 16 provided on the upper surface of the semiconductor layer 8.
And the gate electrode 4 provided on the upper surface of the gate insulating layer 16.
And are equipped with.

【0018】半導体層8は、ソ−ス電極6の上方に位置
するソ−ス領域3、ドレイン電極2の上方に位置するド
レイン領域5、及びソ−ス電極6とドレイン電極2との
間に位置するチャンネル領域7から成る3つの領域に分
割されている。ソ−ス領域3及びドレイン領域5は、そ
れ自体の固有抵抗を減少するために、また、接触する電
極との間に良好なオ−ミック接合を実現するためにド−
プされる。例えば、これらの領域3、5がN型にド−プ
されるとNチャンネル型TFTが形成され、P型にド−
プされるとPチャンネル型TFTが形成される。
The semiconductor layer 8 includes a source region 3 located above the source electrode 6, a drain region 5 located above the drain electrode 2, and between the source electrode 6 and the drain electrode 2. It is divided into three regions consisting of the located channel region 7. The source region 3 and the drain region 5 are doped in order to reduce the specific resistance of the source region 3 and to achieve a good ohmic contact with the contacting electrode.
Be pushed. For example, when these regions 3 and 5 are N-type doped, an N-channel type TFT is formed and a P-type is doped.
Then, a P-channel type TFT is formed.

【0019】光起電装置4は、液晶表示器20の図示し
ないバックライトから基体10の下面を介してTFT1
に入射する光11がチャンネル領域7内に入射するのを
防止するための光遮蔽層として作用するとともに、吸収
した光を電圧に変換する作用を有する。
The photovoltaic device 4 includes a TFT 1 through a lower surface of the substrate 10 from a backlight (not shown) of the liquid crystal display 20.
The light acts as a light shielding layer for preventing the light 11 incident on the channel 11 from entering the channel region 7, and also has the function of converting the absorbed light into a voltage.

【0020】次に、各画素30毎にNチャンネル型TF
T1を装着した液晶表示器20の動作を説明する。ま
ず、液晶表示器20に画像信号が入力されると、画像信
号は、信号電極24を介して1走査線内の各TFT1の
ドレイン電極2に与えられる。画像信号は、ドレイン電
極2に電圧を付与するON信号と、電圧を付与しないO
FF信号と、に2値化されており、ON信号が与えられ
たTFT1は、ソ−ス、ドレイン電極間に電圧Vdsが
付与され、OFF信号が与えられたTFT1は、電圧V
dsが付与されない。それと同時に、この1走査線内の
全てのTFT1のゲ−ト電極4には、走査電極26を介
して走査信号が付与され一定のゲ−ト電圧Vgが与えら
れる。そして、電圧Vdsが与えられたTFT1は、ゲ
−ト電圧Vgが与えられることによりON状態にされ、
該当する画素30が表示される。同様に、上記の動作を
表示画面内の全ての走査線いついて行い、1画面が形成
される。
Next, an N channel type TF is provided for each pixel 30.
The operation of the liquid crystal display 20 equipped with T1 will be described. First, when an image signal is input to the liquid crystal display 20, the image signal is given to the drain electrode 2 of each TFT 1 within one scanning line via the signal electrode 24. The image signal includes an ON signal that applies a voltage to the drain electrode 2 and an O signal that does not apply a voltage.
The TFT1 which is binarized into the FF signal and the ON signal is supplied with the voltage Vds between the source and drain electrodes, and the TFT1 which is supplied with the OFF signal is supplied with the voltage Vds.
ds is not added. At the same time, a scanning signal is applied to the gate electrodes 4 of all the TFTs 1 within this one scanning line via the scanning electrodes 26, and a constant gate voltage Vg is applied. Then, the TFT 1 to which the voltage Vds is applied is turned on by being applied with the gate voltage Vg,
The corresponding pixel 30 is displayed. Similarly, the above operation is performed for all the scanning lines in the display screen to form one screen.

【0021】ドレイン電極2に表示命令としてのON信
号が与えられたTFT1は、ソ−ス電極6とドレイン電
極2との間に電圧Vdsを生じ、待機状態(OFF状
態)にされる。半導体層8のソ−ス領域3及びドレイン
領域5はN型にド−プされており、電流を良好に通過す
るが、チャンネル領域7はド−プされていないため、抵
抗率が高く電流を通過しにくい。そのため、OFF状態
のTFT1は、半導体層8を介して各電極2、6間にO
FF電流としての微小のリ−ク電流を流している。
The TFT 1 to which the ON signal as a display command is given to the drain electrode 2 produces a voltage Vds between the source electrode 6 and the drain electrode 2, and is put in a standby state (OFF state). The source region 3 and the drain region 5 of the semiconductor layer 8 are N-type doped and pass the current well, but since the channel region 7 is not doped, the resistivity is high and the current flows. It is hard to pass. Therefore, the TFT 1 in the OFF state has O between the electrodes 2 and 6 via the semiconductor layer 8.
A minute leak current as an FF current is flowing.

【0022】OFF状態のNチャンネル型TFT1のゲ
−ト電極4に走査信号が与えられて所定の正のゲ−ト電
圧Vgが与えられると、チャンネル領域7内に電子が誘
引され、チャンネル領域7の抵抗率が低下される。その
結果、チャンネル領域7内に電子が良好に通過され、ソ
−ス電極6とドレイン電極2との間にON電流Idsが
流れる。各電極2、6間にON電流が流れると、TFT
1がON状態にされ、ソ−ス電極6を介して該当する画
素30の画素電極22と図示しない対向電極との間に電
圧を生じる。それにより、図示しない液晶の配向が変え
られて表示状態にされる。
When a scanning signal is applied to the gate electrode 4 of the N-channel TFT 1 in the OFF state and a predetermined positive gate voltage Vg is applied, electrons are attracted into the channel region 7 and the channel region 7 Resistivity is reduced. As a result, the electrons pass well in the channel region 7, and the ON current Ids flows between the source electrode 6 and the drain electrode 2. When an ON current flows between the electrodes 2 and 6, the TFT
1 is turned on, and a voltage is generated between the pixel electrode 22 of the corresponding pixel 30 and the counter electrode (not shown) via the source electrode 6. As a result, the orientation of the liquid crystal (not shown) is changed so that the liquid crystal is brought into a display state.

【0023】高性能のTFT1を得るためには、上記O
N電流とOFF電流(リ−ク電流)とのON/OFF比
を高くすることが望ましい。そのため、本発明のTFT
1は、従来、光遮蔽層が設けられていた位置に光起電装
置12を設けることにより、リ−ク電流を低く抑えてT
FT1のON/OFF比を増大する。
In order to obtain a high performance TFT 1, the above O
It is desirable to increase the ON / OFF ratio between the N current and the OFF current (leak current). Therefore, the TFT of the present invention
In the case of No. 1, the photovoltaic device 12 is provided at the position where the light shielding layer is conventionally provided, so that the leak current is suppressed to a low level.
Increase the ON / OFF ratio of FT1.

【0024】図3は、光起電装置12の第1の実施例と
しての非結晶シリコンショットキ−障壁太陽電池40
(以下、ショットキ−太陽電池と称する)を示してい
る。ショットキ−太陽電池40は、金属領域42と光吸
収領域44とから成る2層構造を有している。金属領域
42は、その下面42aから入射する光の最大光が光吸
収領域44まで到達できるように約100オングストロ
−ム程度の薄膜状に形成され半透明にされている。光吸
収領域44は、金属領域の上面42bに接触する下面4
4aを有し、非結晶シリコン或いは結晶シリコンなどの
半導体材料から形成されている。
FIG. 3 shows an amorphous silicon Schottky barrier solar cell 40 as a first embodiment of the photovoltaic device 12.
(Hereinafter referred to as Schottky solar cell). The Schottky solar cell 40 has a two-layer structure including a metal region 42 and a light absorption region 44. The metal region 42 is formed in a thin film shape of about 100 angstroms and is semitransparent so that the maximum light incident from the lower surface 42a can reach the light absorption region 44. The light absorption region 44 is the lower surface 4 that contacts the upper surface 42b of the metal region.
4a, and is formed from a semiconductor material such as amorphous silicon or crystalline silicon.

【0025】半導体の製造分野において、金属材料を半
導体材料に接触させることによりショットキ−障壁が形
成できることは公知であり、本実施例のショットキ−太
陽電池においては、金属領域42と光吸収領域44との
境界面42b(44a)にショットキ−障壁が形成され
ている。ショットキ−障壁は、高仕事関数を有する金属
をN型半導体材料に接触させることにより形成でき、或
いは低仕事関数を有する金属をP型半導体材料に接触さ
せることにより形成できる。尚、ショットキ−障壁を形
成することにより、境界面42b(44a)から光吸収
領域44の上面44bに向う光吸収領域44内に空間電
荷領域を生じる。
In the field of semiconductor manufacturing, it is known that a Schottky barrier can be formed by bringing a metal material into contact with the semiconductor material. In the Schottky solar cell of this embodiment, the metal region 42 and the light absorption region 44 are formed. A Schottky barrier is formed on the boundary surface 42b (44a) of the. The Schottky barrier can be formed by contacting a metal having a high work function with an N-type semiconductor material, or by contacting a metal having a low work function with a P-type semiconductor material. By forming the Schottky barrier, a space charge region is generated in the light absorption region 44 from the boundary surface 42b (44a) toward the upper surface 44b of the light absorption region 44.

【0026】ショットキ−太陽電池40の金属領域42
の下面42aから光が入射されてショットキ−障壁に光
が当たると、光吸収領域44内で電荷担体が発生し、こ
の電荷担体は、通常、空間電荷領域内の電界によって金
属領域の下面42a或いは光吸収領域の上面44bから
取除かれる。しかし、本発明のTFT1に含まれるショ
ットキ−太陽電池40のように、電気的絶縁材料として
の基体10及び絶縁層14によって周りを包囲されてい
る場合には、ショットキ−障壁近傍に発生した電荷担体
は光吸収領域44内に蓄積される。
Metal region 42 of Schottky solar cell 40
When light is incident on the Schottky barrier from the lower surface 42a of the above, charge carriers are generated in the light absorption region 44, and the charge carriers are normally generated by the electric field in the space charge region. The upper surface 44b of the light absorption region is removed. However, like the Schottky solar cell 40 included in the TFT 1 of the present invention, when it is surrounded by the substrate 10 and the insulating layer 14 as an electrically insulating material, the charge carriers generated in the vicinity of the Schottky barrier. Are accumulated in the light absorption region 44.

【0027】例えば、本実施例のように、光吸収領域4
4をN型半導体材料によって形成し、金属領域42をプ
ラチナやパラジウムなどの高仕事関数を有する金属によ
って形成したショットキ−太陽電池40のショットキ−
障壁に光を当てると、光吸収領域44内に電子が発生す
る。発生した電子は、光吸収領域44内に蓄積され、電
界を生じる。そして、この電界によって半導体層8のチ
ャンネル領域7内に正孔が誘引され、チャンネル領域7
内において、電子が通過しにくくなる。従って、TFT
1がOFF状態にある場合のチャンネル領域7の電流抵
抗が大きくなり、リ−ク電流が減少されることになる。
For example, as in this embodiment, the light absorption region 4
4 is formed of an N-type semiconductor material, and the metal region 42 is formed of a metal having a high work function such as platinum or palladium.
When light is applied to the barrier, electrons are generated in the light absorption region 44. The generated electrons are accumulated in the light absorption region 44 and generate an electric field. Then, due to this electric field, holes are attracted into the channel region 7 of the semiconductor layer 8 and the channel region 7
It becomes difficult for electrons to pass inside. Therefore, the TFT
When 1 is in the OFF state, the current resistance of the channel region 7 becomes large, and the leak current is reduced.

【0028】図4は、光起電装置12の第2の実施例と
してのPIN太陽電池50を示している。PIN太陽電
池50は、光が入射される下面52aを有するとともに
P型にド−プされたP型半導体層52と、P型半導体層
52の上面52bに接触する下面54aを有する中間層
54と、中間層54の上面54bに接触する下面56a
を有するとともにN型にド−プされたN型半導体層56
と、から成る3層構造を有している。
FIG. 4 shows a PIN solar cell 50 as a second embodiment of the photovoltaic device 12. The PIN solar cell 50 has a P-type semiconductor layer 52 that has a lower surface 52a on which light is incident and is doped in a P-type, and an intermediate layer 54 that has a lower surface 54a that contacts the upper surface 52b of the P-type semiconductor layer 52. , A lower surface 56a contacting the upper surface 54b of the intermediate layer 54
N-type semiconductor layer 56 having N-type and doped with N-type
And has a three-layer structure.

【0029】各層52、54、56、のフェルミ準位の
均一化の結果、N型半導体層56内に陽性の空間電荷担
体が生じ、P型半導体層52内に陰性の空間電荷担体が
生じ、これらの層52、54、及び54、56の間に接
合面に固有の電位が生じることは、PIN太陽電池の製
造分野において公知である。また、中間層54に発生す
る空間電荷領域は、中間層54の層厚全体に亘って存在
すると考えられる。従って、光を吸収することによって
中間層54に発生する電荷担体は、電荷担体の極性の如
何に拘らず空間電荷領域の電界によって収束される。
As a result of homogenizing the Fermi level of each layer 52, 54, 56, positive space charge carriers are generated in the N-type semiconductor layer 56 and negative space charge carriers are generated in the P-type semiconductor layer 52. It is well known in the field of PIN solar cell manufacturing that an intrinsic electrical potential is created at the interface between these layers 52, 54 and 54, 56. The space charge region generated in the intermediate layer 54 is considered to exist over the entire thickness of the intermediate layer 54. Therefore, the charge carriers generated in the intermediate layer 54 by absorbing light are focused by the electric field of the space charge region regardless of the polarity of the charge carriers.

【0030】例えば、P型半導体層52の下面52a方
向から光が入射するようにPIN太陽電池50をTFT
1内に配置する場合、PIN太陽電池50に光が入射さ
れると、中間層54内に電子が蓄積されて半導体層8の
チャンネル領域7内に正孔が誘引され、TFT1のリ−
ク電流が減少される。
For example, the PIN solar cell 50 is provided with a TFT so that light is incident from the direction of the lower surface 52a of the P-type semiconductor layer 52.
When the light is incident on the PIN solar cell 50, the electrons are accumulated in the intermediate layer 54 and holes are attracted to the channel region 7 of the semiconductor layer 8 when the light is incident on the PIN solar cell 50.
Current is reduced.

【0031】以上のように、従来のTFTに含まれる光
遮蔽層の位置に光起電装置12を設けることにより、液
晶表示器20のバックライトからTFT1の半導体層8
のチャンネル領域7を保護するとともに、バックライト
を吸収してチャンネル領域7に対して所望の電界を付与
してチャンネル領域6内に所望の電荷担体を誘引でき、
TFTがOFF状態にある場合のリ−ク電流を減少でき
る。それにより、従来のように、リ−ク電流を低く抑え
るためにTFTのゲ−ト電極に逆電圧を付与する場合と
同様の効果が得られる。従って、低い消費電力でリ−ク
電流を低く抑えることができ、ON/OFF比を増大す
ることができる。
As described above, by providing the photovoltaic device 12 at the position of the light shielding layer included in the conventional TFT, from the backlight of the liquid crystal display 20 to the semiconductor layer 8 of the TFT 1.
Protects the channel region 7 and absorbs the backlight to apply a desired electric field to the channel region 7 to attract desired charge carriers into the channel region 6,
It is possible to reduce the leak current when the TFT is in the OFF state. As a result, the same effect as in the case of applying a reverse voltage to the gate electrode of the TFT in order to suppress the leak current as in the conventional case can be obtained. Therefore, the leak current can be suppressed to a low level with low power consumption, and the ON / OFF ratio can be increased.

【0032】尚、本発明は上記実施例に限定されること
なく発明の要旨を変更しない範囲において種々変更可能
である。例えば、光起電装置12の他の実施例として、
PN接合太陽電池やヘテロ接合太陽電池を用いても良
く、TFTの構造は、本実施例のスタガ−構造に加えて
逆スタガ−構造、共面構造、或いは逆共面構造であって
も良い。
The present invention is not limited to the above embodiments, but can be variously modified without departing from the scope of the invention. For example, as another embodiment of the photovoltaic device 12,
A PN junction solar cell or a heterojunction solar cell may be used, and the structure of the TFT may be an inverted staggered structure, a coplanar structure, or an anticoplanar structure in addition to the staggered structure of this embodiment.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜ト
ランジスタによれば、チャンネル領域に入射するバック
ライトを遮蔽する光遮蔽層の位置に光起電装置を備えて
いる。従って、チャンネル領域をバックライトから保護
するとともに、吸収した光を電圧に変換してチャンネル
領域に所望の電界を付与でき、チャンネル領域の電流抵
抗を減少してリ−ク電流を低く抑えることが可能にな
る。そして、TFTのON電流とOFF電流とのON/
OFF比を増大でき、高い性能を有するTFTを提供で
きる。
As described above, according to the thin film transistor of the present invention, the photovoltaic device is provided at the position of the light shielding layer which shields the backlight incident on the channel region. Therefore, while protecting the channel region from the backlight, it is possible to convert the absorbed light into a voltage and apply a desired electric field to the channel region, reduce the current resistance of the channel region and keep the leak current low. become. Then, ON / OFF of the ON current and the OFF current of the TFT
The OFF ratio can be increased, and a TFT having high performance can be provided.

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

【図1】図1は、この発明の実施例における薄膜トラン
ジスタを示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a thin film transistor in an embodiment of the present invention.

【図2】図2は、図1のTFTを装着した液晶表示器を
示す部分平面図。
FIG. 2 is a partial plan view showing a liquid crystal display equipped with the TFT of FIG.

【図3】図3は、図1のTFTに含まれるショットキ−
障壁太陽電池を示す断面図。
FIG. 3 is a Schottky circuit included in the TFT of FIG.
Sectional drawing which shows a barrier solar cell.

【図4】図4は、図1のTFTに含まれるPIN太陽電
池を示す断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a PIN solar cell included in the TFT of FIG.

【図5】図5は、従来のNチャンネル型TFTのゲ−ト
電極にゲ−ト電圧Vgを与えた場合の、ソ−ス、ドレイ
ン電極間に流れる電流Idsを示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a current Ids flowing between a source electrode and a drain electrode when a gate voltage Vg is applied to a gate electrode of a conventional N-channel TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…薄膜トランジスタ、2…ドレイン電極、3…ソ−ス
領域、4…ゲ−ト電極、5…ドレイン領域、6…ソ−ス
電極、7…チャンネル領域、8…半導体層、10…基
体、11…バックライト光、12…光起電装置。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film transistor, 2 ... Drain electrode, 3 ... Source region, 4 ... Gate electrode, 5 ... Drain region, 6 ... Source electrode, 7 ... Channel region, 8 ... Semiconductor layer, 10 ... Substrate, 11 ... Backlight light, 12 ... Photovoltaic device.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ソ−ス電極、ドレイン電極、半導体層、
絶縁層、及びゲ−ト電極を備えた薄膜トランジスタにお
いて、 上記半導体層のチャンネル領域に入射する光を遮断する
とともに、上記チャンネル領域に電界を付与する光起電
装置を備えていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A source electrode, a drain electrode, a semiconductor layer,
A thin film transistor including an insulating layer and a gate electrode is provided with a photovoltaic device that blocks light incident on a channel region of the semiconductor layer and applies an electric field to the channel region. Thin film transistor.
【請求項2】 上記半導体層は、非結晶シリコン或いは
結晶シリコンから形成されていることを特徴とする請求
項1に記載された薄膜トランジスタ。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the semiconductor layer is formed of amorphous silicon or crystalline silicon.
【請求項3】 スタガ−構造、逆スタガ−構造、共面構
造、または逆共面構造のいずれか1つを有していること
を特徴とする請求項1に記載された薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor has one of a stagger structure, an inverted stagger structure, a coplanar structure, and an anticoplanar structure.
【請求項4】 Nチャンネル型或いはPチャンネル型に
形成されていることを特徴とする請求項1に記載された
薄膜トランジスタ。
4. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor is formed into an N channel type or a P channel type.
【請求項5】 上記光起電装置は、ショットキ−障壁太
陽電池であることを特徴とする請求項1に記載された薄
膜トランジスタ。
5. The thin film transistor according to claim 1, wherein the photovoltaic device is a Schottky barrier solar cell.
【請求項6】 上記光起電装置は、PIN太陽電池であ
ることを特徴とする請求項1に記載された薄膜トランジ
スタ。
6. The thin film transistor according to claim 1, wherein the photovoltaic device is a PIN solar cell.
【請求項7】 上記光起電装置は、PN接合太陽電池で
あることを特徴とする請求項1に記載された薄膜トラン
ジスタ。
7. The thin film transistor according to claim 1, wherein the photovoltaic device is a PN junction solar cell.
【請求項8】 上記光起電装置は、ヘテロ接合太陽電池
であることを特徴とする請求項1に記載された薄膜トラ
ンジスタ。
8. The thin film transistor according to claim 1, wherein the photovoltaic device is a heterojunction solar cell.
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