[发明专利]有源矩阵显示器件

说明书

本发明涉及有关改进有源矩阵式显示器件显示屏像质量的电路和元件，这些电路和元件用在液晶显示器件，等离子显示器件或是EL(电照明)显示器件的上面。

图2A示出一种已有的有源矩阵显示器件，虚线所表示的区104是显示区。薄膜晶体管(TFTs)101以矩阵形式排列在区104中。与TFT101的源极相连的引线是像(数据)信号线106。与TFT栅极相连的引线是栅极(选通)信号线105。一些栅极信号线与一些像信号线彼此基本上垂直地排列着。

辅助电容器102用于保持象素103的电容和存储像数据。TFT101用于响应加到象素元件103上的电压切换像数据。

一般来说，如果把一个反向偏置电压加到TFT的栅极上，则在源极和漏极之间没有电流流过(截止状态)，但有一个漏电流(截止电流)流过，这个现象是公知的。这个漏电流随着象素元件的电压(电位)改变。

在N沟道型的TFT中，当栅极被负偏置时，则在半导体薄膜表面上制作的P型层和源区及漏区的N型层之间形成一个PN结。然而，因为在半导体薄膜中存在太量的陷阱，所以该PN结是不完整的，容易使PN结的漏电流流过。当栅极反偏置时截止电流增加的这个事实是由于形成在半导体薄膜表面上的P型层的载流子密度增加和在PN结上的能量位垒变窄引起的，因此导致电场的集中，从而使在PN结上的漏电流增加。

由于这个原因引起的截止电流随着源/漏极电压的变化明显，大家都知道，截止电流随着加在TFT的源极和漏极之间的电压的增加而迅速增加。即，对于当在源极和漏极之间加上5V的电压和加上10V电压这两种情况，后者的反向电流不是前者的两倍，而可以是10倍甚至是100倍那么大。这个非线性还取决于栅极电压。总之，如果栅极的反向偏置很大(对于N沟道型为一个大的负电压)，则在这两种情况之间的差别是明显的。

为了解决这个问题，日本专利公开No.5-44195和5-44196中建议了一种把TFTs中联起来的方法(多门法)。该方法的目的在于通过减少加到每个TFT源极/漏极上的电压来减少每个TFT的截止电流。当把两个TFTs按图2B所示那样串联时，加到每个TFT的源极/漏极上的电压减少一半，如上所述，如果加到源极/漏极上的电压减少一半，则截止电流减少到1/10或甚至1/100。

然而，由于对液晶显示器件的图像显示所需求的性能更为严格，所以即使利用上述的多门法也很难大幅度地减少截止电流。这是因为即使栅极数目(TFTs数目)增加到3，4或5，则加到每个TFT上的源极/漏极的电压也只是减少到1/3，1/4或1/5。这种方法带来的另一些问题是使电路是复杂并且占的面积大。

本发明的目的在于提供一种具有能实现下述功能结构的象素电路，即通过减少加到与象素电极相连的TFTs的源极/漏极间的电压，使截止电流降低到正常值的1/10之下，最好降低到正常值的1/100以下。

在说明书中所公开的本发明的特征在于一种结构，该结构包括：排列成矩阵状的栅极信号线和像信号线，排列在被上述那些栅极信号线和像信号线包围的区域中的多个象素电极以及具有相同导电类型并互相与邻近的每个象素电极串联的多个薄膜晶体管(TFTs)(TFTs的数目为n)，其中，第一个TFT(n＝1)的源区或漏区与其中一个像信号线相连，第n个TFT的源区或漏区与其中一个象素电极相连接，所有数目满足n-m(n＞m)的TFTs的栅极与其中一个公用栅极信号线相连接，在TFT(TFTs的数目号为m)中，与偶数线象素电极相连的一个TFT的栅极，以及与奇数线象素电极相连的另一个TFT的栅极连接到同一个电容线上，并且使栅极电压保持在一个适当的值上，以便使沟道形成区变成与该源区和漏区的导电类型相同。

图2C中示出上述结构的一个例子。在图2C中，五个TFTs121至125和五个TFTs126至130分别串联排列，即n＝5，m＝2。TFT121和126(n＝1)的源区与一个像信号线131相连，第n个TFTs123和128(n＝5)的漏区分别与象素元件132和133的象素电极相连。