CN1082206A

CN1082206A - 电光器件及其制造方法和驱动方法

Info

Publication number: CN1082206A
Application number: CN93105476A
Authority: CN
Inventors: 竹村保彦
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1992-04-02
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: CN1061146C; US5576857A

Abstract

本发明公开了一种新的液晶显示器，此显示器包括一个液晶面板，此面板设有驱动用有源矩阵电路。液晶面板中有多个按矩阵方式定位的象素。奇数行的象素和偶数行上的象素位于列线的相对侧，通过此列线供给数据信号。

Description

本发明总地涉及一种电光器件及其制造方法和驱动方法，更具体地说，涉及采用合适的驱动晶体管布局的有源矩阵型器件及其制造方法。

近年来，用于驱动液晶显示器的有源矩阵技术得到广泛地研究，并已进入实用阶段。普通的有源矩阵电路包括多个薄膜晶体管（TFT），这些薄膜晶体管控制形成在各个象素电极与相对的公共电极之间的电容中的电荷积累，在象素电极与公共电极间夹有液晶层。

通常，只用一种电导型薄膜晶体管构成有源矩阵电路。然而，最近已提出了采用所谓的改进的转换栅（modified transfer gate）的另一种有源矩阵电路，如申请号为平（Hei）3-76785的日本专利申请所描述的。由于可采用电路对称驱动极性的方式使液晶显示器工作，所以这种奇异的电路得到应用，例如，象日本专利申请平3-208648中所述的那样。也就是说，仅用一种电导型薄膜晶体管来实现对称的运行，就有源矩阵而言是困难的。

为稳定显示器上的图象显示，必须使加在液晶层上的驱动电压保持恒定不变，即，各个象素电极相对于对置的公共电极的电压保持不变，在象素电极与公共电极之间具有液晶显示器的液晶。然而，有几个原因使其难以保持电压恒定，最主要的原因是，由于薄膜晶体管的电流关断使跨越液晶层所形成的电容中积累的电荷泄漏。还存在通过电容本身的泄漏。不过，通过电容的漏电流比通过薄膜晶体管关断而产生的漏电流小大约一个数量级。如果漏电流很大，则所显示的图象随着垂直扫描同步地出现周期性扰动，也就是说，图象按帧频扰动。引起液晶上的电压波动（ΔV）的另一原因是，由于栅极与象素电极之间形成的寄生电容而使象素电极与栅极信号耦合。

由栅极与象素电极之间形成的寄生电容引起的液晶上的电压波动（ΔV）用下列等式表示：

ΔV＝C′V_G/（C_LC+C′）……（1）

其中C′是形成在栅极与象素电极之间的寄生电容，V_G是加在栅极上的栅极脉冲电压，C_LC是在象素处跨越液晶层的电容。电压波动ΔV理论上与加到数据线的信号的大小和极性无关，也就是说，电压波动ΔV与加到薄膜晶体管的源极上的信号的大小和极性无关。

与电容C′相比，电容C_LC可以增大，以解决与电压波动ΔV相关的问题。实现的方法是，根据自对准技术形成源区和漏区以减小电容C′，或插入一个附加电容并联至液晶层上，以增大上述等式的分母的视在量。后一种解决方法用图1（A）和图2（A）作了说明，加这样一个附加电容使得从象素释放电荷的时间常数增大。在这种情况下，上述等式修正为：

ΔV＝C′V_G/（C_LC+C′+C）……（2）

其中C是附加电容，可通过将C选得较大来降低电压波动ΔV。

附加电容C形成在各个象素电极与地线Xn′之间，地线Xn′平行于相应的行线Xn延伸并为相应的行线Xn设置各象素，行线Xn向排列于各行上的象素提供寻址栅极信号，图1（B）和图2（B）典型地说明了这种结构。例如，将地线X_n布置成恰好通过图3中用阴影区表示的素象电极C_LC的下面，就形成了附加电容C。该结构在日本专利申请平3-163873中公开了。然而，在这种情况下，由于特定的电极线（地线Xn′）不得不另外形成，因此就减小了窗口比（aperture ratio），从而降低了显示亮度。

这种缺陷可采用图1（C）和图2（C）所示的行线Xn以及地线Xn′来克服，其中每个象素电极都复盖在下一个象素的行线X_n+1上。在这种情况下，由于无附加的电极线形成，窗口比不会减小。然而，使象素电极与行线按有效布局排列并防止相应的象素电极与恰好位于电极下面和象素联用的薄膜晶体管之间的相互干扰是困难的。换言之，还没有提出一种能提供足够的附加电容量以及具有高的图象特性的高产出率的有效电路设计和布局。

近来，提出了采用CMOS转换栅来解决上面所讨论的问题，例如，在日本专利申请平2-178632中所述的。在这种情况下，当用相同电平V_G的负脉冲和正脉冲同时分别加到PMOS和NMOS晶体管的栅极上时，在栅极和象素电极之间形成的寄生电容C₁和C₂引起的液晶上的电压波动（ΔV）由下式表示：

ΔV＝（C₁-C₂）V_G/（C₁+C₂+C_LC）……（3）

其中C_LC是在象素电极处跨越液晶层的电容。让电容C₁和C₂等量可使波动消除。为每个象素提供两个晶体管，即使在其中的一个晶体管损坏的情况下也能运行。然而在这种情况下，如果寄生电容大，则波动也变大，尽管相邻象素的PMOS晶体管和NMOS晶体管共用相同的行线，但也可能使分别将栅极信号加到这些晶体管上去的线分隔开，正如日本专利申请平2-178632所述的。当然，分隔线的设置减小了窗口比，从而降低了亮度。

通常，在有源矩阵电路中会出现从象素电极通过薄膜晶体管的电荷泄漏。在现有技术中是采用加一个附加电容的方法来补偿电荷泄漏。如图4（A）和5（A）所示的转换栅极以同样的方式设有附加电容C₁和C₂。在这种情况下，利用转换栅极的特性，如图4（B）和5（B）所示，栅（行）线Xn和Xn′与象素电极重迭形成，通过使形成的电容C₁和C₂彼此相等，而使电压波动ΔV调节到零。应指出的是，栅线是接地的，除非无信号施加。其结果是，可以期望用具有大的窗口比的这种构形来获得高质量的图象，而不需要提供形成附加电容C₁和C₂的特别线。

然而，当电容C₁和C₂变大时，要使电容C₁和C₂完全相等是困难的。如果用自对准技术形成薄膜晶体管的源区和漏区，源极和漏极之间形成的固有寄生电容通常在与象素电极有关的电容的10%以内。如果对于一个象素电极形成两个薄膜晶体管，那么两个薄膜晶体管的电容之差可以在30%以内。在这种情况下，由于（C₁-C₂）能限定在等式（3）中与象素电极有关的电容C_LC的约3%内，因此，电压波动ΔV可限定在栅级电压V的约3%内。

另一方面，如图4（B）和5（B）所示的，当形成在漏极和栅极之间的电容增大时，使增大的电容C₁或C₂和与象素电极有关的电容C_LC同样大，以使附加功能更有效。相应地，如果增大的电容C₁和C₂间的差限定在10%以内，（C₁-C₂）变成等式（3）中的与象素电极有关的电容的约10-20%。实际上，由于所增大的电容C₁和C₂之间的差通常因栅宽和重迭面积的变化而有较宽的波动，以及由于增大的电容C₁或C₂通常设计成是与象素电极有关的电容C_LC的10倍或更大倍数，因而电压波动ΔV变得较大。

本发明的一个目的是提供一种改进的电光器件及其制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种由以有效布局排列的多个象素构成的改进的电光器件。

本发明的再一个目的是提高电光器件的产出率。

本发明的又一个目的是提供一种能显示高稳定图象而不降低窗口比的改进的电光显示器。

本发明的另外的目的、优点及新特征将在以下的说明中论述，其中部分对于本领域的普通技术人员来说可通过对以下内容的分析清楚了解或从本发明的实施中认识到。本发明的目的和优点根据所附的权利要求书中具体指出的方法和组合结构便能实现和达到。

为达到前述的和其它目的，按照本发明，正如在此具体而广泛地说明的那样，一种电光器件包括：一对基片，其中至少有一个是透明的;设在基片之间的电光调制层;在一个基片的内表面上形成的一个相对的电极;在另一基片的内表面上形成的排列成矩阵的多个电极元件;分别通过晶体管连接到电极元件的多列导线;以及，连接到晶体管的多行导线，以便分别通过行导线给晶体管提供控制信号来选择性地接通晶体管。特别是，在矩阵的每列和奇数行上的电极元件和晶体管形成在此列上的列导线的一侧，而在矩阵的每列和偶数行上的电极元件和晶体管形成在此列上的列导线的另一侧。在一个优选实施例中，奇数行上形成的行导线恰好伸到偶数行上的电极元件下面，它们之间有介质薄膜，而在偶数行上形成的行导线恰好伸到奇数行上的电极元件下面，它们之间有介质薄膜。附加电容跨越介质薄膜形成。

按照本发明的电光器件的典型实例是一个包括液晶面板的液晶显示器，此面板设有包括用于驱动此面板的晶体管的一个有源矩阵电路。在液晶面板中的矩阵中设定有多个象素。奇数行上的象素和偶数行上的象素被设置在列线的相对侧，通过这些列线提供数据信号。按象素排列的这种布局，行线不仅仅用于将栅极信号加到晶体管上，而且形成附加电容而不需要提供特定的附加线或弯折行线，这样，窗口比就不会减小。所形成的附加电容与栅极和象素电极之间形成的寄生电容无关，因而，附加电容C可以随等式（1）中限制到足够小的值的寄生电容C′增大。

按照本发明的一种有源矩阵的电光器件的驱动方法，此电光器件包括：

与第n行的一根栅线相连的n型和p型电导之一的第一晶体管;和

与第（n+2）行的一根栅线相连的n型和p型电导中的另一种的第二晶体管;

所说的方法包括：

加正信号和负信号中的一个给第（n+2）行的所说栅线;

在加正信号和负信号中的所说一个信号的过程中，加正信号和负信号中的另一个给第n行的所说栅极;和

在加正信号和负信号中的所说一个信号的过程中，不给第（n+1）行的栅线加信号。

附图包括在本发明中并构成发明的一部分，它与文字说明一起用于解释发明原理。

图1（A）至1（C）是显示现有技术的有源矩阵电路的电路图;

图2（A）至2（C）是显示现有技术的另一种有源矩阵电路的电路图;

图3是显示现有技术的设有附加电容的有源矩阵电路的布局的平面图;

图4（A）和4（B）是显示现有技术的有源矩阵电路的电路图和平面图;

图5（A）和5（B）是显示现有技术的有源矩阵电路的电路图和平面图;

图6（A）至6（C）是显示按照本发明的第一实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的截面图、电路图和平面图;

图7（A）和7（B）是显示按照本发明的第一实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的驱动方法的曲线图;

图8（A-1）至8（D-1）是图8（A-2）中沿A-A线的剖视图，它显示按本发明的第一实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法;

图8（A-2）至8（D-2）是显示按本发明的第一实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法的平面图;

图9（A）和9（B）是显示按本发明的第二实施例的有源矩阵电路的电路图和平面图;

图10（A-1）至10（D-1）是图10（A-2）中沿A-A线的剖视图，它显示按本发明的第二实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法;

图10（A-2）至10（D-2）是显示按本发明的第二实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法的平面图;

图11（A）和11（B）是显示按本发明的第三实施例的有源矩阵电路的电路图和平面图;

图12（A-1）至12（D-1）是图12（A-2）中沿A-A线的剖视图，它显示按本发明的第三实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法;

图12（A-2）至12（D-2）是显示按本发明的第三实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器的制造方法的平面图;

图13（A）和13（B）是显示按本发明的第四实施例的有源矩阵电路的电路图和平面图。

现在参照图6（A）至6（C）解释按本发明的第一实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器。在诸如玻璃基片的一对透明基片中的一个基片的内表面上形成有源矩阵电路，在此对基片之间如图6（A）中所示的那样设置液晶材料。液晶材料（例如）是一种扭曲向列液晶材料或超扭曲向列液晶材料。另一基片的内表面上形成相对的公共接地电极。尽管在图6（A）中未作特别说明，在有源矩阵电路上正对着公共电极形成了许多象素电极（凸台）并排列成矩阵，而液晶材料设在象素电极与公共电极之间。在将相对的公共电极接地的情况下，通过在各个象素电极上设定电平就能形成希望的图象。

图6（B）描绘出有源矩阵电路的电路图。此电路包括多根列线Ym（只示出其中一根）和多根行线Xn（只示出四根）。列线是数据线Ym，通过这些列线提供表示要显示的图象的数据信号。行线是寻址栅线Xn，以指定一根行线响应于加到列线上的数据信号。图中的链线包围着一个象素区。在每个象素中，象素电极通过PMOS和NMOS FET（场效应晶体管）的CMOS薄膜晶体管连接至相应的数据线Ym。如图6（B）所示，NMOS FET的漏极和PMOS FET的源极接到列线上，而两种FET的栅极分别接到行线（栅线）上。在第n行和第m列上的象素Zn，m的象素电极是用栅线X_n-1和X_n+1上的相反电平的寻址信号驱动的，而线Xn穿过象素Zn.m而在其与象素电极之间形成附加电容。也就是说，当加到FETs上的驱动脉冲使其导通时，列线上的电平通过FETs传输至象素电极。

图6（C）是显示电极图形的各个元件和晶体管的布局的平面图。如图所示，在数据线Ym的右边形成了奇数行用的寻址行线Xn.Xn+2……，以供给寻址栅信号，这些行线在偶数行的象素电极的下面穿过，而在数据线Ym的左边形成偶数行用的寻址行线Xn-1、Xn+1……，以供给寻址栅信号，这些行线在奇数行的象素电极下面穿过。也就是说，在列线Ym的右边和左边象素电极在每列上交替排列。图中的阴影区中形成了附加电容。也就是说，由于每根行线Xn简单地从相应象素电极下面穿过，并且仅仅是在数据线的相对侧中使用以驱动相邻的象素，附加电容容易增大而不会增大栅极和象素电极之间的寄生电容。正如由图6（B）和6（C）所知道的，与图5（A）和5（B）相比，这里没有形成附加的线。此布局有利于象素的六角形排列，这种排列可改进红绿兰（RGB）基色的混合。六角形排列容易实现而不需设计不易高速制造的曲线。

参照图7（A）说明图6（B）所示的有源矩阵电路的驱动方法。假如显示是在30毫秒的每帧时间内有480行扫描。在1/2帧内负脉冲和正脉冲（双极性脉冲）没有间隔地连续加到每根栅线上。在第一个1/4帧内，通过将一对负和正脉冲按图7（A）所示的脉宽移位连续地加到各行线上，对奇数行进行扫描。该情况下脉冲宽度为62.5微秒。例如，正如所示的，通过给行线Xn-1（即NMOS FET的栅极）加一正脉冲并给行线Xn+1（即PMOS FET的栅极）加一负脉冲，对第n行寻址。然后，将相应的数据线Ym处的信号电平传送到相应的象素电极。这种情况下信号电平为零或合适的正电平，例如5V。接着，通过给行线Xn+1加正脉冲，并给Xn+3加负脉冲，对第（n+2）行寻址。当所有奇数行被扫描后，通过将一对负脉冲和正脉冲以相同的方式的脉宽移位连续地加到各行线上，对剩下的偶数行扫描。这种扫描类似于所谓的隔行扫描。例如，正如所示出的，通过给行线Xn加一正脉冲和给行线Xn+2加一负脉冲对第（n+1）行寻址。对下面的第（n+3）行寻址是给行线Xn+2加一正脉冲和给行线Xn+4加一负脉冲。在下一个1/2帧内重复同样的步骤，对所有偶数行寻址。不过，在这种情况下信号电平为零或适当的负电平，例如-5V。

在这种情况下，为了对下一行寻址，当正脉冲和负脉冲分别加到第n行上的NMOS和PMOS晶体管上后，因为加到第n行上的象素的PMOS晶体管上的正脉冲恰好对下面的第（n+2）行寻址，象素电极处的电平会由于象素电极与栅极之间的寄生电容而波动。然而，由于寄生电容可以设计成尽可能的小，所以这种波动很小，可以忽略不计。另一方面，由于正脉冲和负脉冲加到恰好伸至第n行上的象素电极的下面的行线Xn上，其电平波动比起由寄生电容引起的波动来是相当大的。然而，由于正脉冲和负脉冲引起的波动分别限制为仅仅是两倍脉冲宽度（62.5微秒×2），并且很快就彼此抵消，如图7（A）所示，因此对显示出的图象只有小的损害。为便于理解，上述说明是按简化了的理论情况作出的。实际上，为了避免加到不同行线上的脉冲之间的相互干扰，在相邻脉冲之间插入适当的间隔可能是恰当的。

参照图7（B）说明图6（B）所示的有源矩阵电路的另一种驱动方法。在这种情况下，按从上一行到下一行的顺序对行进行准确地扫描。换句话说，在通过给行线Xn-1上加一正脉冲和给行线Xn+1上加一负脉冲对第n行寻址后，通过给行线Xn上加一正脉冲和给行线Xn+2加一负脉冲对第（n+1）行寻址。在最初的1/2帧中用同样的方式依次对其他行寻址。在此情况下线Ym上的信号电平为零或为一个合适的正电平，例如5V。在随后1/2帧内重复相同的步骤，而线Ym上的信号电平为零或合适的负电平。正如从每根行线上所见到的，在施加具有一个脉宽的间隔时间的负脉冲之后加一正脉冲，这与图6（A）所示的方法不同，图6（A）中没有在脉冲之间插入间隔。这种扫描与所谓的无隔行扫描类似。加到第n行上的脉冲影响第n行上的象素。然而，这种影响因与上述方法相同的原因而忽略不计。

现在参考图8（A-1）至8（D-1）和图8（A-2）至8（D-2）说明按本发明的第一实施例的有源矩阵电路的制造方法。

在玻璃基片1上复盖一层绝缘薄膜2。绝缘薄膜2（例如）是用二氧化硅或氮化硅制成的。在绝缘薄膜2上用与通用技术相同的方式形成多个半导体小岛3以构成有源区。在基片上复盖另一绝缘薄膜4以盖住半导体小岛。绝缘薄膜4用二氧化硅制成。用铝制成多根行线6和7。行线6沿半导体小岛3延伸并提供一凸台6g作为半导体小岛3上的栅极。铝线6和7被阳极氧化形成厚度为350nm的氧化铝薄膜8。用行线6作掩模，根据已知的CMOS技术按自对准方式通过离子注入法形成源区和漏区10。在此结构上再复盖一层厚度为500nm的绝缘膜11。部分地除去氧化硅薄膜4和绝缘膜11，只留下位于栅极下面的起栅绝缘膜作用的部分和在越过列线处复盖在行线6和7上起中间层绝缘膜作用的11a、11b和11c的部分。用栅极作为一个掩模，并在中间层绝缘膜11a、11b和11c上附加合适掩模，按自对准方式采用含缓冲剂的氢氟酸完成这种除膜工艺。在该情况下，由于氧化铝对刻蚀剂有足够的抗腐蚀性，因而不需要在铝膜图形上设一个特别的掩模。用该刻蚀工艺使源区和漏区暴露，因而可免去形成专门的连接孔。否则这些连接孔必须用结构上精确对准的掩模来形成，从而防止了由于连接孔的不可避免的不对准而造成的产出率降低。然后，在基片上形成多根列线（数据线）12（图中只示出一根），使之越过中间层绝缘膜11a、11b和11c，并通过凸台与CMOS晶体管的半导体小岛3进行电连接，如图8（D-1）和8（D-2）所示。列线12用铝或铬制成。最后，象素电极14用铟锡氧化物制成，以便如图所示实现与半导体小岛的电连接。在制造列线电极12的同时制成电极凸台13和13′，由它可容易地形成象素电极14与半导体小岛的电连接。

在该情况下，由于在行线上形成的象素电极14之间有介电系数几乎是常用的氧化硅的介电系数的两倍的氧化铝薄膜，因而在象素电极间能形成大的附加电容。另一方面，由于在行线和列线之间加一层厚度为500nm的氧化硅薄膜来降低在行线和列线间的交叉处形成的电容，从而有效地抑制了信号延迟。上述方法的详细工艺条件已描述于（例如）日本专利申请平3-273377、平4-30220和平4-38637中，所有这些专利申请全部在此引作参考。如图8（D-2）所示，按本发明的电光器件包括：

与一个晶体管连接的第n行的一根栅线;

与第n行的所说栅线相邻的第（n+1）行的一根栅线;

与第（n+1）行的所说栅线相邻并与另一晶体管连接的第（n+2）行的一根栅线;

连接所说的一个晶体管和所说的另一晶体管的象素电极;和

一个电容器，它包括所说的象素电极、所说的第（n+1）行的栅线、以及在所说的象素电极与第（n+1）行的所说栅线之间设置的一个绝缘体。

所说的一个晶体管与所说的另一晶体管中至少有一个是n型电导的。例如，所说的一个晶体管是p型电导和n型电导中的一种，而所说的另一晶体管是用CMOS技术的p型电导和n型电导中的另一种。象素电极连接所说的一个晶体管和所说的另一晶体管中每一个的源极和漏极中的一个，如图8（D-2）所示。

现在参照图9（A）和9（B）说明按本发明的第二实施例的设有一个有源矩阵电路的液晶显示器。图9（A）是有源矩阵电路的电路图。此电路包括多根列线Ym和多根行线Xn。列线是数据线Ym，通过它供给表示要显示的图象的数据信号。行线是寻址栅线Xn，它用于对加到列线上的数据信号相对应的一行寻址。每个象素中，象素电极通过NMOS FET连接到相应的数据线Ym上。如图9（B）所示，在第n行和第m列上的象素Zn.m的象素电极的驱动方式是，根据列线Ym规定的要在象素Zn.m处显示的数据而给栅线Xn提供一寻址信号。

图9（B）是显示电极图形的各个元件和晶体管的布局的平面图。图中的链线包围着一个象素区。如图中所示，在数据线Ym的右边形成用于奇数行的寻址行线Xn、Xn+2……，用以提供寻址栅信号，这些行线从偶数行的象素电极下面穿过，而用于偶数行的寻址行线Xn-1、Xn+1……是在数据线Ym的左边形成的，以提供寻址栅信号，这些行线是在右侧的奇数行的象素电极下面穿过。也就是说，每列上的象素电极在列线Ym的右边和左边交替排列。图中的阴影区内形成附加的电容，而行线Xn、Xn+1……分别穿过相邻的象素电极，其间有合适的绝缘薄膜而不需弯曲行线。也说是说，由于每根行线Xn连接到相应的象素电极并简单地从相邻象素电极下面穿过，附加电容容易增大而不增大栅极和象素电极之间的寄生电容。正如从图9（A）和9（B）中所知道的，与图5（A）和5（B）相比，这里没有形成附加线。这种布局有利于象素的六角形排列，从而以与第一实施例相同的方式改进了红绿兰基色的混合。按本发明的一种电光器件包括：

一根第一栅线;

通过一个晶体管与所说第一栅线连接的一个象素电极;

与所说第一栅线相邻并通过另一晶体管与另一象素电极连接的第二栅线;

设在所说一个象素电极与所说另一象素电极之间的数据线;和

一个电容器，它包括所说的一个象素电极、所说的第二栅线、以及设在所说的一个象素电极与所说的第二栅线之间的一个绝缘体。

所说的一个象素电极可以通过一个p沟道晶体管和一个n沟道晶体管与第一栅线连接，所说第二栅线可以通过另一p沟道晶体管和另一n沟道晶体管与所说的另一象素电极连接，如图11（B）所示。所说的一个象素电极可以通过一个n沟道晶体管与第一栅线连接，并通过一个p沟道晶体管与第三栅线连接，所说的另一象素电极可以通过另一个n沟道晶体管与第二栅线连接，并通过另一p沟道晶体管与第四栅线连接，如图6（C）所示。所说第一栅线和第二栅线的表面可以用阳极氧化物复盖。

现在参照图10（A-1）至10（D-1）和图10（A-2）至10（D-2）说明按本发明的第二实施例的有源矩阵电路的制造方法。

玻璃基片101上复盖一层绝缘膜102。绝缘膜102（例如）用二氧化硅或氮化硅制成。在绝缘膜102上形成多个半导体小岛103（只示出一个），以便按照与通用技术相同的方式形成有源区。在基片上复盖另一层绝缘膜104，以盖住半导体小岛。绝缘膜104用二氧化硅制成。用铝制成多根行线105和106。行线105沿半导体小岛103延伸，并在半导体小岛103上形成一个作为栅极的凸台105g。对铝线105和106的外表面进行阳极氧化形成厚度为350nm的氧化铝薄膜107和108。用行线105作掩模，根据公知技术按自对准方法通过离子注入形成一个n型的源区和漏区109。随后在该结构上复盖一层厚度为500nm的绝缘膜。然后部分除去氧化硅薄膜104和绝缘膜，只留下栅极正下面的作为栅极绝缘膜的部分和在越过列线处复盖在行线105和106上的作为中间层绝缘膜110的部分，如图10（C-2）是用数字110表示的。用栅极作为一个掩模并在中间层绝缘膜110上附加适当的掩模，按自对准方式用有缓冲剂的氢氟酸完成除膜工艺。在该情况下，由于氧化铝对蚀刻剂有足够的抗腐蚀性，故不需在铝图形上加特别的掩模。这种蚀刻使源区和漏区暴露，因而可以省去专门的连接孔制造工艺。否则必须通过结构上精确对准的掩模来形成这些连接孔，从而防止了由于连接孔的不可避免的不对准而造成的产出率降低。然后在基片上形成多根列线111（只示出一根），这些列线越过中间层绝缘膜110，并通过凸台与半导体小岛103实现电连接，如图10（D-1）和10（D-2）所示。列线111用铝或铬构成。最后，用铟锡氧化物形成象素电极112，以实现与半导体小岛的电连接，如图所示。在这种情况下，由于象素电极112形成于行线113上，其间具有介电常数几乎是普通氧化硅的介电常数的两倍的氧化铝薄膜，因此可以用与第一实施例相同的方式在其间构成一个大的附加电容。

如果希望附加电容更大，可以用钽或钛形成栅极，然后用阳极氧化法形成钽或钛的氧化物作为介质材料。当然，也可以用常规技术形成附加电容。例如，在用金属化材料制成的栅极上用CVD或溅射法淀积一层象氧化硅或氮化硅的氧化物薄膜，然后在其中形成象素电极。

现在参照图11（A）和11（B）说明按本发明的第三实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器。图11（A）是有源矩阵电路的电路图。图11（B）是有源矩阵电路的一个相应的平面图。此电路包括多根列线Ym、Ym+1……和多根行线Xn。列线是数据线Ym、Ym+1……，通过它们供给表示要显示的图象的数据信号。行线是寻址栅线Xn、Xn+1……，用于对响应于加到列线上的数据信号的一行寻址。在每个象素中。象素电极通过由NFET和PFET组成的CMOS晶体管与相应的数据线Ym相连。如图11（B）所示，在第n行和第m列上的象素的象素电极的驱动方法是，根据数据线Ym、Ym+1……规定的在象素处要显示的数据给栅线Xn提供一个寻址信号。

图11（B）是显示电极图形的各元件和晶体管的布局的平面图。如图所示，奇数行用的寻址行线Xn、Xn+2……是在数据线Ym的右边构成，以便供给寻址栅信号，这些行线从偶数行的象素电极的下面穿过，而偶数行用的寻址行线Xn+……在数据线Ym的左边形成，以提供寻址栅信号，这些行线从右边的奇数行的象素电极下面穿过。也就是说，每列上的象素电极在列级Ym的右边和左边交替排列。图中的阴影区内构成附加电容，而行线Xn、Xn+1……分别穿过相邻的象素电极，其间有适当的绝缘膜而不需弯曲行线。也就是说，因每根行线均连接至相应的象素电极，并简单地从列线Ym的相对侧中的相邻象素电极下面穿过，因此，能容易地增大附加电容而不会增大栅极和象素电极之间的寄生电容。如从图11（A）和11（B）中所知道的，与图2（B）相比，这里没有形成附加的线。这种布局有利于象素的六角形排列，从而以与第一实施例相同的方式改进了红绿兰基色的混合。按本发明的一种电光器件包括：

连接一根数据线和第n行上的一根栅线的第一n型晶体管;

连接所说的数据线和第n行上的所说栅线的第二p型晶体管;

连接所说的数据线和与所说的第n行的栅线相邻的第（n-1）行的一根栅线的第三n型晶体管;和

连接所说的数据线和第（n-1）行上的所说栅线的第四p型晶体管，

其中所说的第三晶体管和所说的第四晶体管设在对着所说的第一晶体管和所说的第二晶体管的所说数据线的一侧。

现在参照图12（A-1）至12（D-1）和图12（A-2）至12（D-2）说明本发明的第三实施例的有源矩阵电路的制造方法。

在玻璃基片201上复盖一层绝缘薄膜202。绝缘薄膜202（例如）是用二氧化硅或氮化硅制成的。在绝缘薄膜202上形成多个半导体小岛203（只示出两个），以与常规技术相同的方式制成NMOS和PMOS晶体管203和203′的有源区。在基片上面复盖一层绝缘薄膜204，以盖住半导体小岛。绝缘薄膜204用二氧化硅制成。用铝制成多根行线205和207。行线205沿半导体小岛203延伸，并设有一个凸台205g作为半导体小岛203上的栅极。对铝线205和207的外表面进行阳极氧化形成厚度为350nm的氧化铝薄膜208、209和210。用行线206作掩模，根据已知技术用离子注入法形成源区和漏区211。随后用厚度为500nm的绝缘薄膜复盖此结构。然后部分除去氧化硅薄膜204和绝缘薄膜，只留下位于栅极正下面的作为栅绝缘薄膜的部分和在越过列线处复盖在行线205和207上的作为中间层绝缘薄膜212的部分，如图12（C-2）中以数字212标注的。以栅极作为一个掩模，并在中间层绝缘薄膜上设一附加掩模，以自对准方式用含缓冲剂的氢氟酸完成除膜工艺。在这种情况下，由于氧化铝对刻蚀剂有足够的抗腐蚀性，因而无需在铝图形上加一专门的掩模。该蚀刻工艺使源区和漏区暴露出来，因此就有可能省去专门的连接孔形成工艺，否则这些连接孔必须用结构上精确对准的掩模来形成，这就避免了因连接孔的不可避免的不对准而造成的产出率下降。然后在基片上构成多根列线213（只示出一根），它们越过中间层绝缘薄膜212，并通过凸台形成与半导体小岛203的电连接，如图12（D-1）和12（D-2）所示。列线213用铝或铬制成。最后，用铟锡氧化物制成象素电极214，以构成与半导体小岛的电连接，如图所示。在这种情况下，由于象素电极是构成在与其之间夹有氧化铝薄膜的行线207上，而氧化铝的介电常数几乎是常用的氧化硅的介电常数的两倍，因而用与第一实施例相同的方法能在此间形成一个大的附加电容。在制造列电极213的同时也能构成合适的电极凸台，从而可以由此容易地形成象素电极214与半导体小岛的连接。

现在参照图13（A）和13（B）说明本发明的第四实施例的设有有源矩阵电路的液晶显示器。

图13（A）是有源矩阵电路的电路图。图13（B）是有源矩阵电路的相应的平面图。此电路包括多根列线Ym（只示出一根）和多根行线Xn、Xn+1、Xn+2……和Xn′、Xn′-1、Xn′-2……。用链线包围的是一个象素。列线是数据线Ym，由它供给代表要显示的图象的数据信号。行线是寻址栅线Xn和Xn′，它指定一行与加到列线上的数据信号相对应。在每个象素中，象素电极通过由PMOS FET和NMOS FET构成的CMOS晶体管与相应的数据线Ym连接。如图13（A）所示，在第n行和第m列上的象素的象素电极是用栅线Xn和Xn′上的相反电平的寻址信号驱动的，而线Xn′-1和Xn+1在象素电极下面穿过该象素，以便在其与象素电极之间形成一个附加电容。

图13（B）是显示电极图形的各元件和晶体管的布局的平面图。如图所示，在数据线Ym的右边形成奇数行用的寻址行线Xn′-2、Xn′……和Xn、Xn+2……，用于供给寻址栅信号，这些行线从偶数行的象素电极下面穿过，而在数据线Ym的左边构成偶数行用的寻址行线Xn′-1′……和Xn+1……，以便供给寻址栅信号，这些行线从奇数行的象素电极下面穿过。也就是说，在列线Ym的右边和左边交替地排列每根列线上的象素电极。图中阴影区形成附加的电容。也就是说，由于每根行线是简单地从象素电极下面穿过，并且仅仅在数据线的相对侧中使用来驱动相邻象素。因此附加电容能容易地增大而不会增大栅极与象素电极之间的寄生电容。这种布局便于象素的六角形排列，此排列可改进红绿兰基色的混合。按本发明的一种电光器件包括：

构成在基片上的一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+1）栅线相连，还通过一个晶体管与第（2i+4）栅线相连;

构成在所说基片上的另一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+2）栅线相连，所说基片上构成的所说第（2i+2）栅线位于所说的第（2i+1）栅线和第（2i+4）栅线之间;

构成在所说基片上的再一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+3）栅线相连，在所说基片上构成的所说第（2i+3）栅线位于所说第（2i+2）栅线与第（2i+4）栅线之间;和

构成在所说基片上的一根数据线，它位于所说的一个象素电极和所说的另一个象素电极之间以及所说的一个象素电极与所说的再一个象素电极之间。

所说的一个象素电极设在所说的第（2i+2）栅线上，并且所说的一个象素电极与所说的第（2i+2）栅线构成一个电容器。而且，所说的一个象素电极也构成在所说的第（2i+3）栅线上，所说的一个象素电极与所说的第（2i+3）栅线也构成一个电容器。

换句话说，按本发明的一种电光器件包括：

为第n行的一个象素设置的具有不同电导类型的一对晶体管;

连接所说晶体管的栅极的一对栅线;

连接每个所说晶体管的源极和漏极中的一个的一根数据线;

连接每个所说晶体管的源极和漏极中的另一个的一个象素电极;

设在所说的一对栅线之间并连接为第（n+1）行的一个象素设置的一个晶体管的一根栅线;和

设在所说的一对栅线之间并连接为第（n-1）行的一个象素设置的一个晶体管的一根栅线。

所说的象素电极与连接于为第（n+1）行的一个象素设置的晶体管的所说栅线构成一个电容器。另外，所说的象素电极与连接于为第（n-1）行的一个象素设置的晶体管的所说栅线也构成一个电容器。所说一对晶体管中的一个晶体管具有n型和p型电导中的一种，并与所说一对栅线中的一根相连，所说一对晶体管中的另一个具有n型和p型电导中的另一种，并与所说一对栅线中的另一根相连，所说象素电极设在连接于为第（n+1）行的象素设置的晶体管的所说栅线上，并且也设在连接于为第（n-1）行的象素设置的晶体管的所述栅线上。

该有源矩阵电路可以用与如图8（A-1）至8（D-1）和图8（A-2）至8（D-2）所示的第一实施例相同的方式制成。在该情况下，由于象素电极也是形成在行线上的，其间也具有介电常数高达通用的氧化硅的介电常数的两倍的氧化铝薄膜，故可以按与第一实施例相同的方式形成一个大的附加电容。若希望附加电容更大，栅极可以用钽或钛制造，随后对其阳极氧化，用钽或钛的氧化物作介质材料。

对优选实施例所作的以上描述是用于描绘和解释本发明。它不是全部的也不意味着本发明局限于所述的具体形式，在上述教导的基础上进行许多改进和变化显然是可能的。所选择的实施例只是为了最清楚地说明本发明的原理和其实际应用，以使本领域的其他人能够在各种实施方式中以及采用适于可预料的特定应用的各种改进最有效地利用本发明。例如，尽管上述的实施例是针对采用多晶硅半导体技术中已广泛使用的平面型场效应晶体管的器件，但本发明也可以用同样的方式以反向交错型场效应晶体管实现。本发明也能应用于其它类型的能够根据通用的模拟分级系统或数字分级系统形成灰度图象的显示器，正如申请人所推荐的，例如日本专利申请平3-163873中所描述的。

Claims

1、一种电光器件包括：

一根第一栅线；

通过一个晶体管与所说第一栅线连接的一个象素电极；

与所说第一栅线相邻并通过另一晶体管与另一象素电极相连的第二栅线；

在所说的一个象素电极与所说的另一个象素电极之间形成的一根数据线；和

一个电容器，它包括所说的一个象素电极、所说的第二栅线、以及在所说的一个象素电极与所说的第二栅线之间形成的一个绝缘体。

2、按权利要求1的器件，其中所说的第一栅线和第二栅线的表面被阳极氧化物复盖。

3、按权利要求1的器件，其中所说的一个象素电极通过一个p沟道晶体管和一个n沟道晶体管与所说第一栅线连接，而所说的第二栅线通过另一p沟道晶体管和另一n沟道晶体管与所说的另一象素电极连接。

4、按权利要求1的器件，其中所说的一个象素电极通过一个n沟道晶体管与所说的第一栅线相连，并通过一个p沟道晶体管与第三栅线相连，而所说另一象素电极通过另一个n沟道晶体管与所说的第二栅线相连，并通过另一P沟道晶体管与第四栅线相连。

5、一种电光器件包括：

与一个晶体管相连的第n行的一根栅线;

与所说的第n行的栅线相邻的第（n+1）行的一根栅线;

与所说的第（n+1）行的栅线相邻并与另一晶体管连接的第（n+2）行的一根栅线;

与所说的一个晶体管和所说的另一晶体管相连的一个象素电极;和

一个电容器，它包括所说的象素电极、所说的第（n+1）行的栅线、以及在所说象素电极与所说第（n+1）行栅线之间形成的一个绝缘体。

6、按权利要求5的器件，其中所说的一个晶体管和所说的另一个晶体管中至少有一个是具有n型电导的。

7、按权利要求5的器件，其中所说的一个晶体管具有p型和n型电导中的一种，所说的另一个晶体管具有p型和n型电导中的另一种。

8、按权利要求5的器件，其中所说的象素电极与所说的一个晶体管及所说的另一个晶体管中的每一个的源极和漏极中的一个相连。

9、按权利要求5的器件，还包括连接所说的一个晶体管和所说另一晶体管的一根数据线。

10、一种电光器件包括：

连接一根数据数和第n行的一根栅线的一个第一n型晶体管;

连接所说数据线和第n行的所说栅线的一个第二p型晶体管;

连接所说数据线和邻近第n行的所说栅线的第（n-1）行的一根栅线的一个第三n型晶体管;和

连接所说数据线和第（n-1）行的所述栅线的一个第四p型晶体管，

11、一种电光器件包括：

为第n行的一个象素设置的具有不同电导性的一对晶体管;

连接所说晶体管的栅极的一对栅线;

连接所说晶体管中的每一个的源极和漏极中的一个的一根数据线;

连接所说晶体管中的每一个的源极和漏极中的另一个的一个象素电极;

设在所说一对栅线之间并与为第（n+1）行的一个象素设置的一个晶体管连接的一根栅线;和

设在所说一对栅线之间并与为第（n-1）行的一个象素设置的一个晶体管连接的一根栅线。

12、按权利要求11的器件，其中所说象素电极与连接于为第（n+1）行的象素设置的晶体管的所说栅线构成一个电容器。

13、按权利要求11的器件，其中所说象素电极与连接于为第（n-1）行的象素设置的晶体管的所述栅线构成一个电容器。

14、按权利要求11的器件，其中所说的一对晶体管中的一个具有n型和p型电导中的一种，并连接所说一对栅线中的一根，所说一对晶体管中的另一个具有n型和p型电导中的另一种，并与所说一对栅线中的另一根连接，所说象素电极设在连接于为第（n+1）行的象素设置的晶体管的所述栅线上，还设在连接于为第（n-1）行的象素设置的晶体管的所说栅线上。

15、一种电光器件包括：

在一个基片上形成的一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+1）栅线连接，并通过一个晶体管与第（2i+4）栅线连接;

在所说基片上形成的另一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+2）栅线连接，所说第（2i+2）栅线形成在所说基片上，并位于所说第（2i+1）栅线与第（2i+4）栅线之间;

在所说基片上形成的再一个象素电极，此象素电极通过一个晶体管与第（2i+3）栅线连接，所说第（2i+3）栅线形成在所说基片上，并位于所说第（2i+2）栅线与所说第（2i+4）栅线之间;和

在所说基片上形成的一根数据线，它位于所说的一个象素电极与所说的另一个象素电极之间以及所说的一个象素电极与所说的再一个象素电极之间。

16、按权利要求15的器件，其中所说的一个象素电极形成在所说的第（2i+2）栅线上。

17、按权利要求16的器件，其中所说的一个象素电极与所说的第（2i+2）栅线构成一个电容器。

18、按权利要求15的器件，其中所说的一个象素电极形成在所说的第（2i+3）栅线上。

19、按权利要求18的器件，其中所说的一个象素电极与所说的第（2i+3）栅线构成一个电容器。

20、一种有源矩阵的电光器件的驱动方法，该电光器件包括：

具有n型和p型电导中的一种并与第n行的一根栅线连接的一个第一晶体管;和

具有n型和p型电导中的另一种并与第（n+2）行的一根栅线连接的一个第二晶体管，

所说的方法包括：

给第（n+2）行的所说栅线加正信号和负信号中的一个信号;

在施加正信号和负信号中的所说一个信号的过程中，给第n行的所说栅线加正信号和负信号中的另一个信号;和

在施加正信号和负信号中的所说一个信号的过程中，不给第（n+1）行的栅线加信号。