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JP2017038000A - 表示装置 - Google Patents

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Hiroyuki Abe
裕行 阿部
喬之 鈴木
Takayuki Suzuki
喬之 鈴木
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Abstract

【課題】トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられる場合でも、トランジスタの閾値電圧がシフトすることを、防止または抑制することができる。【解決手段】表示装置は、ゲート電極GE1と半導体層SCとを有するトランジスタT1の半導体層SCと基板との間に設けられた遮光膜SF1およびSF2を備える。半導体層SCは、ソース領域SRとドレイン領域DRとを含む。遮光膜SF1およびSF2は、いずれも平面視において半導体層SCと重なり、かつ、方向D1に互いに間隔を空けて配置されている。【選択図】図5

Description

本発明は表示装置に関し、例えば、基板に設けられたトランジスタを有する表示装置に適用して有効な技術に関する。
例えば液晶表示装置などの表示装置では、表示領域で、ガラス基板等の基板上にマトリクス状に配置された複数の画素の各々に、例えば画素選択用の薄膜トランジスタ(Thin-Film Transistor:TFT)からなるトランジスタが設けられている。
このような基板上に設けられたトランジスタに光が照射されると、トランジスタに光リーク電流が流れ、表示領域で表示される画像の品質が低下する。そこで、基板の背面側から入射されたバックライトの光が、基板上に設けられたトランジスタに照射されて光リーク電流が流れることを防止するために、トランジスタと基板との間に、バックライトの光を遮光する遮光膜が設けられることがある。
例えば特開2007−201073号公報(特許文献1)には、表示装置において、ガラス基板等の基板上に、薄膜トランジスタを基板側から遮光する機能を有した金属層が形成される技術が記載されている。
特開2007−201073号公報
前述したように、表示領域では、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられる。一方、表示領域の外側の周辺領域(額縁領域)では、基板の背面側から入射されたバックライトの光が、額縁領域に設けられた複数のトランジスタの各々に照射されないように、例えばバックライトと基板との間に遮光テープが設けられる。
ところが、例えば額縁領域の幅が狭小化された場合、遮光テープが、平面視において、額縁領域内に配置されることは困難である。あるいは、遮光テープが、平面視において、額縁領域内に配置された場合、基板の前面に対して傾斜した方向から入射されたバックライトの光が、額縁領域内に配置されたトランジスタに照射されて光リーク電流が流れ、表示領域で表示される画像の品質が低下する。
表示領域に設けられるトランジスタは、リークを低減するために、チャネルを直列に配置したダブルゲート構造が用いられる。周辺領域(額縁領域)に設けられるトランジスタは、面積低減のためにシングルゲート構造が用いられることがある。シングルゲート構造のトランジスタでは、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられ、基板の背面側から入射されたバックライトの光が、遮光膜によって遮光される場合には、トランジスタの閾値電圧がシフトし、表示画像の品質を低下させる場合がある。
なお、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられる場合、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられない場合に比べ、トランジスタの閾値電圧がシフトする課題は、表示領域に設けられるトランジスタについても共通する課題である。
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決すべくなされたものであって、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられる場合に、トランジスタと基板との間に遮光膜が設けられない場合に比べて、トランジスタの閾値電圧がシフトすることを、防止または抑制することができる表示装置を提供することを目的とする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
本発明の一態様としての表示装置は、基板と、基板上に設けられた複数の画素と、基板の上方に設けられ、ゲート電極と半導体層とを有する薄膜トランジスタと、半導体層と基板との間に設けられた第1遮光膜および第2遮光膜と、を備える。半導体層は、半導体層のうち、平面視において、ゲート電極に対して第1方向における第1の側に位置する第1部分に形成されたソース領域と、半導体層のうち、平面視において、ゲート電極に対して第1方向における第1の側と反対側に位置する第2部分に形成されたドレイン領域と、を含む。第1遮光膜および第2遮光膜は、いずれも平面視において半導体層と重なり、かつ、第1方向に互いに間隔を空けて配置されている。
また、他の一態様として、第1遮光膜および第2遮光膜は、いずれも平面視においてゲート電極と重なってもよい。また、当該表示装置は、平面視において、半導体層が形成された領域の外側に設けられた第3遮光膜を備え、第1遮光膜と第2遮光膜とは、第3遮光膜を介して接続されていてもよい。また、ゲート電極は、平面視において、第3遮光膜と重なってもよく、第3遮光膜と重ならなくてもよい。また、半導体層は、平面視において、第1方向に延在し、ゲート電極、第1遮光膜および第2遮光膜の各々は、平面視において、第1方向と交差する第2方向に延在し、第3遮光膜は、第2方向と交差する第3方向に延在してもよい。
また、他の一態様として、半導体層は、半導体層のうち、平面視において、ゲート電極とソース領域との間に位置する第3部分に形成された第1半導体領域と、半導体層のうち、平面視において、ゲート電極とドレイン領域との間に位置する第4部分に形成された第2半導体領域と、を含んでもよい。このとき、ソース領域は、半導体層の第1部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、ドレイン領域は、半導体層の第2部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成されていてもよい。また、第1半導体領域は、半導体層の第3部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、第2半導体領域は、半導体層の第4部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成されていてもよい。そして、第1半導体領域における第1導電型の不純物濃度は、ソース領域における第1導電型の不純物濃度よりも低く、第2半導体領域における第1導電型の不純物濃度は、ドレイン領域における第1導電型の不純物濃度よりも低くてもよい。
また、他の一態様として、第1半導体領域は、平面視において、第1遮光膜が形成された領域内に形成され、第2半導体領域は、平面視において、第2遮光膜が形成された領域内に形成されていてもよい。また、第1方向における第1遮光膜の第1中心位置は、第1方向における第1半導体領域の第2中心位置に対して、第2遮光膜側と反対側に配置され、第1方向における第2遮光膜の第3中心位置は、第1方向における第2半導体領域の第4中心位置に対して、第1遮光膜側と反対側に配置されていてもよい。また、第1遮光膜および第2遮光膜の各々は、金属膜または合金膜からなってもよく、第1遮光膜および第2遮光膜の各々は、電気的に浮遊した状態であってもよい。
あるいは、本発明の一態様としての表示装置は、第1領域と、第1領域の外側に設けられた第2領域と、を含む透明基板と、透明基板の第1領域に設けられた複数の画素と、を備える。また、当該表示装置は、透明基板の第2領域に設けられた薄膜トランジスタと、薄膜トランジスタと透明基板との間に設けられた第1遮光膜と、を備える。薄膜トランジスタは、透明基板の第2領域の上方に形成された半導体層と、半導体層上または半導体層下にゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極および第2ゲート電極と、を有する。第1ゲート電極および第2ゲート電極は、平面視において、互いに間隔を空けて配置されている。半導体層は、半導体層のうち、平面視において、第1ゲート電極を挟んで第2ゲート電極と反対側に位置する第1部分に形成されたソース領域と、半導体層のうち、平面視において、第2ゲート電極を挟んで第1ゲート電極と反対側に位置する第2部分に形成されたドレイン領域と、を含む。第1遮光膜は、平面視において、半導体層と重なり、かつ、第1ゲート電極または第2ゲート電極と重なる。第1ゲート電極のソース領域側の第1端部、第1ゲート電極のドレイン領域側の第2端部、第2ゲート電極のソース領域側の第3端部、および、第2ゲート電極のドレイン領域側の第4端部のいずれかは、第1遮光膜上に配置されていない。
また、他の一態様として、当該表示装置は、薄膜トランジスタと透明基板の第2領域との間に設けられた第2遮光膜を備え、第1遮光膜は、第1ゲート電極と重なり、かつ、第2ゲート電極と重ならず、第2遮光膜は、第2ゲート電極と重なり、かつ、第1ゲート電極と重ならなくてもよい。このとき、第1ゲート電極の第1端部は、第1遮光膜上に配置され、第1ゲート電極の第2端部は、第1遮光膜上に配置されず、第2ゲート電極の第3端部は、第2遮光膜上に配置されず、第2ゲート電極の第4端部は、第2遮光膜上に配置されていてもよい。あるいは、第1遮光膜のソース領域側の第5端部は、第1ゲート電極下に配置され、第1遮光膜のドレイン領域側の第6端部は、第2ゲート電極下に配置されていてもよい。
また、他の一態様として、半導体層は、半導体層のうち、平面視において、第1ゲート電極とソース領域との間に位置する第3部分に形成された第1半導体領域と、半導体層のうち、平面視において、第2ゲート電極とドレイン領域との間に位置する第4部分に形成された第2半導体領域と、を含んでもよい。このとき、ソース領域は、半導体層の第1部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、ドレイン領域は、半導体層の第2部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成されていてもよい。また、第1半導体領域は、半導体層の第3部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、第2半導体領域は、半導体層の第4部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成されていてもよい。第1半導体領域における第1導電型の不純物濃度は、ソース領域における第1導電型の不純物濃度よりも低く、第2半導体領域における第1導電型の不純物濃度は、ドレイン領域における第1導電型の不純物濃度よりも低くてもよい。
また、他の一態様として、第1半導体領域は、平面視において、第1遮光膜が形成された領域内に配置され、第2半導体領域は、平面視において、第2遮光膜が形成された領域内に配置されていてもよい。また、第1遮光膜および第2遮光膜の各々は、金属膜または合金膜からなってもよく、第1遮光膜および第2遮光膜の各々は、電気的に浮遊した状態であってもよい。
実施の形態1の表示装置の一例を示す平面図である。 実施の形態1の表示装置の一例を示す断面図である。 実施の形態1の表示装置の一例を示す断面図である。 実施の形態1の表示装置の等価回路を示す図である。 実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。 比較例1におけるトランジスタの平面図である。 比較例1におけるトランジスタの断面図である。 比較例2におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 比較例2におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。 比較例1におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。 比較例2におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。 実施の形態1におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。 実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。 実施の形態1の第1変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 実施の形態1の第2変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 実施の形態1の第3変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。 実施の形態2におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 実施の形態2におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。 比較例3におけるトランジスタの平面図である。 比較例4におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。 実施の形態2の変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。
以下に、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実施の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
また本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
さらに、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見やすくするためにハッチングを付す場合もある。
以下の実施の形態で説明する技術は、表示機能層が設けられた表示領域に設けられた複数の素子に、表示領域の周囲から信号を供給する機構を備える表示装置に広く適用可能である。上記のような表示装置には、例えば、液晶表示装置、あるいは有機EL(Electro-Luminescence)表示装置など、種々の表示装置が例示できる。以下の実施の形態では、表示装置の代表例として、液晶表示装置を取り上げて説明する。
また、液晶表示装置は、表示機能層である液晶層の液晶分子の配向を変化させるための電界の印加方向により、大きくは以下の2通りに分類される。すなわち、第1の分類として、表示装置の厚さ方向(あるいは面外方向)に電界が印加される、いわゆる縦電界モードがある。縦電界モードには、例えばTN(Twisted Nematic)モードや、VA(Vertical Alignment)モードなどがある。また、第2の分類として、表示装置の平面方向(あるいは面内方向)に電界が印加される、いわゆる横電界モードがある。横電界モードには、例えばIPS(In-Plane Switching)モードや、IPSモードの一つであるFFS(Fringe Field Switching)モードなどがある。以下で説明する技術は、縦電界モードおよび横電界モードのいずれにも適用できるが、以下で説明する実施の形態では、一例として、横電界モードの表示装置を取り上げて説明する。
(実施の形態1)
<表示装置の構成>
まず、図1〜図3を参照し、表示装置の構成について説明する。図1は、実施の形態1の表示装置の一例を示す平面図である。図2および図3は、実施の形態1の表示装置の一例を示す断面図である。図2は、図1のA−A線に沿った断面図である。また、図3は、図2のB部の拡大断面図である。
なお、図1では見易さのため、表示領域DPAでは、走査線GL(後述する図4参照)および映像線SL(後述する図4参照)の図示を省略している。また、図2は、断面であるが、見易さのためにハッチングは省略している。
図1に示すように、本実施の形態1の表示装置LCD1は、画像を表示する表示部DPを有する。基板BSのうち、表示部DPが設けられた領域が、表示領域DPAである。また、表示装置LCD1は、平面視において、表示部DPの周囲の部分(周辺の部分)であって、画像を表示しない額縁部(周辺部)FLを有する。額縁部FLが設けられた領域が、額縁領域FLAである。すなわち、額縁領域FLAは、表示領域DPAの周囲の領域(周辺領域)である。
なお、本願明細書において、平面視において、とは、図1に示すように、基板BSの主面としての前面(上面)BSf(図2参照)に垂直な方向から視た場合を意味する。また、基板BSの主面としての前面(上面)BSf内で互いに交差、好適には直交する2つの方向を、X軸方向およびY軸方向とし、基板BSの主面としての前面(上面)BSfに垂直な方向を、Z軸方向とする。
また、表示装置LCD1は、対向配置される一対の基板の間に、表示機能層である液晶層が形成された構造を備える。すなわち、図2に示すように、表示装置LCD1は、表示面側の基板FS、基板FSの反対側に位置する基板BS、および、基板FSと基板BSとの間に配置される液晶層LCL(図3参照)を有する。
基板FSおよび基板BSとして、例えばガラス基板、または、例えば樹脂からなるフィルムなど、各種の、可視光に対して透明な基板、すなわち透明基板を用いることができる。なお、本願明細書では、可視光に対して透明、とは、可視光に対する透過率が例えば90%以上であることを意味し、可視光に対する透過率とは、例えば380〜780nmの波長を有する光に対する透過率の平均値を意味する。したがって、透明基板とは、可視光に対する透明基板の透過率が例えば90%以上であることを意味する。
また、図1に示す基板BSは、平面視において、X軸方向に沿って延びる辺BSs1、辺BSs1に平行してX軸方向に沿って延びる辺BSs2、X軸方向に対して交差、好適には直交するY軸方向に沿って延びる辺BSs3、および、辺BSs3に平行してY軸方向に沿って延びる辺BSs4を有する。図1に示す基板BSが有する辺BSs2、辺BSs3、および辺BSs4のそれぞれから表示部DPまでの距離は、同程度であって、辺BSs1から表示部DPまでの距離よりも短い。
以下、本願明細書において、基板BSの周縁部と記載した場合には、基板BSの外縁を構成する辺BSs1、辺BSs2、辺BSs3、および、辺BSs4のうちのいずれかを意味する。また、単に周縁部と記載した場合には、基板BSの周縁部を意味する。
表示部DPは、複数の表示素子としての画素Pix(後述する図4参照)を有する。すなわち、複数の画素Pixは、基板BSの表示領域DPA上に設けられている。複数の画素Pixは、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列されている。本実施の形態1では、複数の画素Pixの各々は、基板BSの前面BSf側の表示領域DPAに形成された薄膜トランジスタ(Thin-Film Transistor:TFT)を有する。
表示装置LCD1は、後述する図4を用いて説明するように、複数の走査線GLと、複数の映像線SLと、を有する。後述する図4を用いて説明するように、複数の走査線GLの各々は、X軸方向に配列された複数の画素Pixと電気的に接続され、複数の映像線SLの各々は、Y軸方向に配列された複数の画素Pixと電気的に接続されている。
また、表示装置LCD1は、駆動回路CCを有する。駆動回路CCは、走査線駆動回路CGと、映像線駆動回路CSと、を含む。走査線駆動回路CGは、複数の走査線GL(後述する図4参照)を介して、複数の画素Pix(後述する図4参照)と電気的に接続され、映像線駆動回路CSは、複数の映像線SLを介して、複数の画素Pix(後述する図4参照)と電気的に接続されている。
また、図1に示す例では、額縁領域FLAのうち、基板BSの辺BSs1と表示部DPとの間の部分である、額縁領域FLA1には、半導体チップCHPが設けられている。半導体チップCHP内には、映像線駆動回路CSが設けられている。したがって、映像線駆動回路CSは、基板BSの前面BSf側の領域であって、Y軸方向において、表示領域DPAに対して負側に配置された領域である額縁領域FLA1に設けられている。
なお、半導体チップCHPは、いわゆるCOG(Chip On Glass)技術を用いて額縁領域FLA1に設けられてもよく、あるいは、基板BSの外部に設けられ、FPC(Flexible Printed Circuits)を介して基板BSと接続されてもよい。
また、表示装置LCD1は、平面視において、額縁領域FLAに形成されたシール部を有する。シール部は、表示部DPの周囲を連続的に囲むように形成され、図2に示す基板FSと基板BSとは、シール部に設けられるシール材により接着固定される。このように、表示部DPの周囲にシール部を設けることで、表示機能層である液晶層LCL(図3参照)を封止することができる。
また、図2に示すように、表示装置LCD1の基板BSの背面(下面)BSb側には、光源や拡散板等の光学素子からなるバックライトLSと、バックライトLSから発生した光を偏光する偏光板PL2が設けられている。偏光板PL2は、基板BSに固定されている。一方、基板FSの前面(上面)FSf側には、偏光板PL1が設けられている。偏光板PL1は、基板FSに固定されている。
なお、図2では、表示装置の基本的な構成部品を例示的に示しているが、変形例としては図2に示す構成部品に加えて、他の部品を追加することができる。例えば、偏光板PL1を傷や汚れなどから保護する保護層として、保護フイルムやカバー部材を偏光板PL1の前面側に取り付けてもよい。また例えば、偏光板PL1およびPL2に、位相差板などの光学素子を貼り付ける実施態様を適用することができる。あるいは、基板FSおよび基板BSのそれぞれに、光学素子を成膜する方法を適用することができる。
また、図3に示すように、表示装置LCD1は、基板FSと基板BSとの間に配置される複数の画素電極PEおよび共通電極CEを有する。本実施の形態1の表示装置LCD1は、上記したように横電界モードの表示装置なので、複数の画素電極PEおよび共通電極CEは、それぞれ基板BSに形成されている。
基板BSは、ガラス基板などからなり、主として画像表示用の回路が形成されている。基板BSは、基板FS側に位置する前面(上面)BSf(図2参照)、および、その反対側に位置する背面(下面)BSb(図2参照)を有する。また、基板BSの前面BSf側には、TFTなどの駆動素子と、複数の画素電極PEがマトリクス状に形成されている。また、基板BSは、表示領域DPAと、表示領域DPAの外側に設けられた額縁領域FLAと、を含む透明基板である。
図3に示す例は、横電界モード(詳しくはFFSモード)の表示装置LCD1を示しているので、共通電極CEは、基板BSの前面BSf(図2参照)側に形成され、絶縁層OC2に覆われる。また、複数の画素電極PEは、絶縁層OC2を介して共通電極CEと対向するように絶縁層OC2の基板FS側に形成される。
また、図3に示す基板FSは、ガラス基板などからなり、カラー表示の画像を形成するカラーフィルタCFが形成されている。基板FSは、表示面側である前面(上面)FSf(図2参照)、および、前面FSfの反対側に位置する背面(下面)FSb(図2参照)を有する。基板BSをTFT基板と呼び、カラーフィルタCFが形成された基板FSをカラーフィルタ基板、あるいは、液晶層を介してTFT基板と対向するため、対向基板と呼ぶこともできる。なお、図3に対する変形例としては、カラーフィルタCFをTFT基板としての基板BSに設ける構成を採用してもよい。
対向基板としての基板FSのカラーフィルタCFは、R(赤)、G(緑)およびB(青)の3色のカラーフィルタ画素CFr、CFgおよびCFbが周期的に配列されたものである。カラー表示装置では、例えばR(赤)、G(緑)およびB(青)を表示するそれぞれの画素をサブピクセルとし、この3色のサブピクセルを1組として、1画素(1ピクセルともいう)を構成する。基板FSの複数のカラーフィルタ画素CFr、CFgおよびCFbは、基板BSに形成されている画素電極PEを有するそれぞれのサブピクセルと、互いに対向する位置に配置されている。
また、各色のカラーフィルタ画素CFr、CFgおよびCFbのそれぞれの境界には、遮光膜BMが形成されている。遮光膜BMはブラックマトリクスと呼ばれ、例えば黒色の樹脂や、低反射性の金属からなる。遮光膜BMは、平面視において、格子状に形成される。言い換えれば、基板FSは、格子状に形成された遮光膜BMの開口部に形成された、各色のカラーフィルタ画素CFr、CFgおよびCFbを有する。なお、1画素を構成するものはR(赤)、G(緑)、B(青)の3色のサブピクセルに限定されるものではなく、更に透明なフィルタを有する白色のサブピクセル(白(W))などを有してもよい。また、ブラックマトリクスは格子状に限定されるものでなく、ストライプ状のものであってもよい。
基板FSに設けられた遮光膜BMは、額縁領域FLAにも形成されている。遮光膜BMは表示領域DPA内にも形成される。一般的に、遮光膜BMに形成され、カラーフィルタCFが埋め込まれた開口部のうち、周縁部側に形成された開口部の端部が、表示領域DPAと額縁領域FLAの境界として規定される。なお、周縁部にダミーのカラーフィルタを設けてもよい。
また、基板FSは、カラーフィルタCFを覆う樹脂層OC1を有する。各色のカラーフィルタ画素CFr、CFgおよびCFbの境界には、遮光膜BMが形成されているので、カラーフィルタCFの液晶層側は、凹凸面になっている。樹脂層OC1は、カラーフィルタCFの液晶層側の凹凸を平坦化する平坦化膜として機能する。あるいは、樹脂層OC1は、カラーフィルタCFから液晶層に対して不純物が拡散するのを防止する保護膜として機能する。樹脂層OC1は、材料に、熱硬化性樹脂成分、あるいは、光硬化性樹脂成分など、エネルギーを付与することで硬化する成分を含有させることにより、樹脂材料を硬化させることができる。
また、基板FSと基板BSとの間には、画素電極PEと共通電極CEとの間に表示用電圧が印加されることにより形成される電界により表示画像を形成する液晶層LCLが設けられる。液晶層LCLは、印加された電界の状態に応じてそこを通過する光を変調するものである。
また、基板FSは、液晶層LCLと接する界面である背面(下面)FSbに、樹脂層OC1を覆う配向膜AF1を有する。また、基板BSは、液晶層LCLと接する界面である前面BSfに、絶縁層OC2および複数の画素電極PEを覆う配向膜AF2を有する。この配向膜AF1およびAF2は、液晶層LCLに含まれる液晶の初期配向を揃えるために形成された樹脂膜であって、例えばポリイミド樹脂からなる。
図3に示す表示装置LCD1では、バックライトLS(図2参照)から出射された光が、偏光板PL2(図2参照)によってフィルタリングされ、偏光板PL2を通過する光が液晶層LCLに入射する。液晶層LCLに入射した光は、液晶の屈折率異方性(言い換えれば複屈折)に応じて偏光状態を変化させて液晶層LCLの厚さ方向(言い換えれば基板BSから基板FSに向かう方向)に伝搬され、基板FSから出射される。
このとき、画素電極PEと共通電極CEに電圧を印加して形成される電界により、液晶の配向が制御され、液晶層LCLは光学的なシャッターとして機能する。つまり、液晶層LCLにおいて、サブピクセル毎に光の透過率を制御することができる。基板FSに到達した光は、基板FSに形成されたカラーフィルタCFにおいて、色フィルタリング処理(すなわち、所定の波長以外の光を吸収する処理)が施され、前面FSfから出射される。また、前面FSfから出射された光は、偏光板PL1により更にフィルタリングされて観者VWに到達する。
なお、液晶層LCLの厚さは、基板FSや基板BSの厚さと比較して極端に薄い。図3に示す例では、液晶層LCLの厚さは、例えば3μm〜4μm程度である。
<表示装置の等価回路>
次に、図4を参照し、表示装置の等価回路について説明する。図4は、実施の形態1の表示装置の等価回路を示す図である。
図4に示すように、表示装置LCD1の表示部DPは、複数の画素Pixを有する。複数の画素Pixは、X軸方向およびY軸方向にマトリクス状に配列されている。
また、表示装置LCD1は、複数の走査線GLと、複数の映像線SLと、を有する。複数の走査線GLは、表示領域DPAに設けられ、X軸方向にそれぞれ延在している。複数の映像線SLは、表示領域DPAに設けられ、Y軸方向にそれぞれ延在している。複数の映像線SLと、複数の走査線GLとは、互いに交差する。
複数の画素Pixの各々は、R(赤)、G(緑)およびB(青)の各々の色を表示する副画素SPixを含む。副画素SPixの各々は隣り合う2本の走査線GLと、隣り合う2本の映像線SLとに囲まれた領域に設けられているが、隣り合う2本の走査線GLと、隣り合う2本の映像線SLとに囲まれた領域に2つの副画素を設ける等、他の構成であってもよい。
各副画素SPixは、薄膜トランジスタからなるトランジスタTrdと、トランジスタTrdのドレイン電極に接続される画素電極PEと、画素電極PEと液晶層を挟んで対向する共通電極CEと、を有する。なお、図4では、液晶層を等価的に示す液晶容量と、共通電極CEと画素電極PEとの間に形成される保持容量とを、容量Clcとして示す。なお、画素電極PEには、共通電極CEを基準として、極性の異なる電位が供給されてもよく、このとき、薄膜トランジスタのドレイン電極とソース電極とは電位の極性によって適宜入れ替わることとなる。
表示装置LCD1の駆動回路CC(図1参照)は、映像線駆動回路CSと、走査線駆動回路CGと、制御回路CTLと、共通電極駆動回路CMと、を有する。映像線駆動回路CS、走査線駆動回路CG、制御回路CTLおよび共通電極駆動回路CMのいずれかは、例えば後述する図5および図6を用いて説明するトランジスタを有する。
Y軸方向に配列された複数の副画素SPixのトランジスタTrdの各々のソース電極は、映像線SLに接続されている。また、複数の映像線SLの各々は、表示データに対応し、各副画素SPixに供給される映像信号が入力される入力部としての映像線駆動回路CSに接続される。
また、X軸方向に配列された複数の副画素SPixのトランジスタTrdの各々のゲート電極は、走査線GLに接続されている。また、各走査線GLは、各副画素SPixに供給される走査信号を供給する走査線駆動回路CGに接続されている。
制御回路CTLは、表示装置の外部から送信されてくる表示データ、クロック信号およびディスプレイタイミング信号等の表示制御信号に基づいて、映像線駆動回路CS、走査線駆動回路CGおよび共通電極駆動回路CMを、制御する。
制御回路CTLは、表示装置の副画素の配列や、表示方法、RGBスイッチ(図示は省略)の有無、あるいはタッチパネル(図示は省略)の有無等によって、外部から供給される表示データや表示制御信号を適宜変換して映像線駆動回路CS、走査線駆動回路CGおよび共通電極駆動回路CMに出力する。
<トランジスタおよび遮光膜の配置>
前述したように、映像線駆動回路CS、走査線駆動回路CG、制御回路CTLおよび共通電極駆動回路CMのいずれかは、トランジスタを有する。そこで、次に、本実施の形態1の表示装置におけるトランジスタおよび遮光膜の配置を、額縁領域に設けられたトランジスタおよび遮光膜の配置に適用した例について、説明する。
図5は、実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図6は、実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。図6は、図5のC−C線に沿った断面図である。図5は、半導体層SCならびに遮光膜SF1およびSF2以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図6に示すように、本実施の形態1では、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GE1と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。なお、例えば走査線駆動回路CGがトランジスタT1を含む場合、トランジスタT1は、複数の画素Pixのいずれかを駆動するトランジスタである。
図5および図6に示すように、本実施の形態1では、基板BS上には、遮光膜SF1およびSF2が設けられている。好適には、遮光膜SF1およびSF2の各々は、例えばクロム(Cr)またはモリブデン(Mo)等の金属またはそれらの合金からなる。
基板BS上には、遮光膜SF1およびSF2を覆うように、絶縁膜IF1が設けられている。絶縁膜IF1は、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコン、或いは、それらの積層膜等からなる絶縁膜である。遮光膜SF1およびSF2は、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光が、トランジスタT1に照射されないように、遮光性を有する。
なお、本願明細書において、遮光性を有する遮光膜とは、可視光に対する遮光膜の透過率が例えば10%以下であることが望ましいが特に制限されない。
絶縁膜IF1上には、半導体層SCが形成されている。半導体層SCは、例えば非晶質シリコンまたは多結晶シリコン等からなるが、シリコンに限定されるものではない。
絶縁膜IF1上には、半導体層SCを覆うように、ゲート絶縁膜GIが形成されている。ゲート絶縁膜GIは、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコン等からなる絶縁膜である。ゲート絶縁膜GI上には、ゲート電極GE1が設けられている。したがって、ゲート電極GE1は、半導体層SC上にゲート絶縁膜GIを介して形成されている。ゲート電極GE1は、例えばクロム(Cr)またはモリブデン(Mo)等の金属やそれらの合金からなる。このトランジスタは、半導体層に対してゲート電極が基板BSの反対側に設けられているために、トップゲート型と言われる。
本実施の形態1では、半導体層SCは、チャネル領域CH1と、ソース領域SRと、ドレイン領域DRと、を含む。ここで、基板BSの前面(上面)BSf内で互いに交差する2つの方向を、方向D1および方向D2とする。このとき、ソース領域SRは、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1に対して方向D1における負側に位置する部分PR1に形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1に対して方向D1における正側に位置する部分PR2に形成されている。また、チャネル領域CH1は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1と重なる部分PRc1からなる。したがって、ゲート絶縁膜GIは、絶縁膜IF1上に、ソース領域SR、ドレイン領域DRおよびチャネル領域CH1を覆うように、形成されている。
図5の方向D1は、図1のX軸方向やY軸方向と同じ方向であってもよく、異なる方向であってもよい。同様に、図5のD2方向は、図1のX軸方向やY軸方向と同じ方向であってもよく、異なる方向であってもよい。また、方向D1の正側とは、例えば方向D1の矢印の方向と同じ向きの方向であり、方向D1の負側とは、例えば方向D1の矢印の方向と逆向きの方向である。
トランジスタT1は、例えばnチャネル型の薄膜トランジスタである。このとき、ソース領域SRは、半導体層SCの部分PR1に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCの部分PR2に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成されている。
本実施の形態1では、好適には、半導体層SCは、半導体領域LD1およびLD2を含む。半導体領域LD1は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1とソース領域SRとの間に位置する部分PR3に形成され、半導体領域LD2は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1とドレイン領域DRとの間に位置する部分PR4に形成されている。
トランジスタT1が、例えばnチャネル型の薄膜トランジスタであるとき、半導体領域LD1は、半導体層SCの部分PR3に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成され、半導体領域LD2は、半導体層SCの部分PR4に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成されている。半導体領域LD1におけるn型の不純物濃度は、ソース領域SRにおけるn型の不純物濃度よりも低く、半導体領域LD2におけるn型の不純物濃度は、ドレイン領域DRにおけるn型の不純物濃度よりも低い。
これにより、半導体領域LD1とソース領域SRとにより、LDD((Lightly Doped Drain)構造が形成され、半導体領域LD2とドレイン領域DRとにより、LDD構造が形成される。そのため、チャネル領域CH1とソース領域SRとの間の電界を緩和し、チャネル領域CH1とドレイン領域DRとの間の電界を緩和することができ、例えばトランジスタT1がオフ状態におけるリーク電流を低減することなどにより、トランジスタT1の特性を向上させることができる。
なお、トランジスタT1が、pチャネル型の薄膜トランジスタであってもよい。このとき、ソース領域SRは、半導体層SCの部分PR1に導電型がp型の不純物が導入されることにより形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCの部分PR2に導電型がp型の不純物が導入されることにより形成される。また、半導体領域LD1は、半導体層SCの部分PR3に導電型がp型の不純物が導入されることにより形成され、半導体領域LD2は、半導体層SCの部分PR4に導電型がp型の不純物が導入されることにより形成される。
ゲート絶縁膜GI上には、ゲート電極GE1を覆うように、絶縁膜IF2が形成されている。絶縁膜IF2は、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコン等からなる絶縁膜である。
ソース領域SR上に位置する部分の絶縁膜IF2およびゲート絶縁膜GIには、絶縁膜IF2およびゲート絶縁膜GIを貫通してソース領域SRに達するコンタクトホールHL1が形成されている。また、ドレイン領域DR上に位置する部分の絶縁膜IF2およびゲート絶縁膜GIには、絶縁膜IF2およびゲート絶縁膜GIを貫通してドレイン領域DRに達するコンタクトホールHL2が形成されている。
コンタクトホールHL1の内部、および、絶縁膜IF2上には、ソース電極SEが形成され、コンタクトホールHL2の内部、および、絶縁膜IF2上には、ドレイン電極DEが形成されている。ソース電極SEは、ソース領域SRと電気的に接続され、ドレイン電極DEは、ドレイン領域DRと電気的に接続されている。ソース電極SEおよびドレイン電極DEの各々は、例えばアルミニウム(Al)をモリブデン(Mo)等で挟んだ多層構造の金属からなる。
なお、ソース領域SRとドレイン領域DRとが入れ替えられてもよく、ソース電極SEとドレイン電極DEとが入れ替えられてもよい。
絶縁膜IF2上には、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを覆うように、保護膜または平坦化膜としての層間樹脂膜IL1が形成されている。層間樹脂膜IL1は、例えばアクリル系の感光性樹脂からなる。そして、層間樹脂膜IL1上には、絶縁膜IF3が設けられている。絶縁膜IF3は、例えば窒化シリコンまたは酸化シリコン等からなる絶縁膜である。
実施の形態1の第3変形例で後述する図17を用いて説明するように、トランジスタT1が、表示領域DPA(図1参照)に設けられた複数の画素Pix(図4参照)の各々に設けられたスイッチング素子として用いられる場合を考える。このような場合、絶縁膜IF3は、画素電極PEと共通電極CEとの間に形成され、画素電極PEと共通電極CEとを絶縁する電極間絶縁膜として機能する。
本実施の形態1では、遮光膜SF1およびSF2は、いずれも平面視において半導体層SCと重なり、かつ、方向D1に互いに間隔を空けて配置されている。これにより、後述する図7〜図13を用いて説明するように、額縁領域FLA(図1参照)の幅が狭小化した場合でも、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜SF1およびSF2が設けられることにより、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1を十分に遮光することができる。また、遮光膜が遮光膜SF1およびSF2からなる2つの遮光膜に分割されて設けられている場合に、遮光膜が一体的に設けられている場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
また、図5に示すように、遮光膜SF1およびSF2の各々は、平面視において、方向D2に、半導体層SCを超えて延在してもよい。
<比較例1におけるトランジスタおよび遮光膜の配置>
次に、比較例1における額縁領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置を説明する。
図7は、比較例1におけるトランジスタの平面図である。図8は、比較例1におけるトランジスタの断面図である。図8は、図7のC−C線に沿った断面図である。図7は、半導体層SC以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図8に示すように、比較例1でも、実施の形態1と同様に、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GE1と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。
しかし、比較例1では、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜が設けられていない。したがって、比較例1では、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光は、遮光膜によっては遮光されない。
比較例1の表示装置および実施の形態1の表示装置のいずれにおいても、表示領域DPAでは、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライトの光が、複数の画素の各々に設けられたトランジスタに照射されて光リーク電流が流れることを防止するために、トランジスタと基板BSとの間に遮光膜が設けられている。一方、比較例1の表示装置において、額縁領域FLAでは、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライトの光が、額縁領域FLAに設けられた複数のトランジスタの各々に照射されないように、例えばバックライトと基板BSとの間に遮光テープが設けられている。
このような遮光テープは、遮光性を有するため、平面視において、表示領域DPAの外側、すなわち額縁領域FLA内に配置されることが望ましい。しかし、額縁領域FLAの幅が狭小化された場合、遮光テープが、平面視において、額縁領域FLA内に配置されることは困難である。あるいは、遮光テープが、平面視において、額縁領域FLA内に配置された場合、基板BSの前面(上面)BSfに対して傾斜した方向から入射されたバックライトの光が、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1に照射されやすくなる。このような場合、バックライトの光が照射されることにより、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の動作に誤りが発生し、表示領域で表示される画像の品質が低下するおそれがある。
<比較例2におけるトランジスタおよび遮光膜の配置>
次に、比較例2における額縁領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置を説明する。
図9は、比較例2におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図10は、比較例2におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。図10は、図9のC−C線に沿った断面図である。図9は、半導体層SCならびに遮光膜SF102以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図10に示すように、比較例2でも、比較例1と同様に、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GE1と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。
また、比較例2では、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF102が設けられている。したがって、比較例2では、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光は、遮光膜SF102によって遮光される。比較例2では、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11、および、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12は、いずれも遮光膜SF102上に配置されている。
しかし、本願の発明者らは、比較例2では、比較例1に比べ、以下に示すように、トランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトするという課題を見い出した。
図11は、比較例1におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。図12は、比較例2におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。図13は、実施の形態1におけるトランジスタの電流電圧特性を示すグラフである。図11〜図13の各々において、横軸は、ゲート電圧としての電圧Vgを示し、縦軸は、ドレイン電流としての電流Idを示す。なお、図11〜図13では、バックライトの光が照射されない状態で流れる電流、すなわち暗電流を測定した結果を示す。また、図11〜図13のグラフでは、具体的な数値の表示を省略するが、図11〜図13の間で、横軸および縦軸のそれぞれの範囲を等しくしている。
図12に示す結果を、図11に示す結果と比べると、遮光膜SF102が設けられている比較例2では、遮光膜が設けられていない比較例1に比べ、トランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトしている。そのため、比較例2では、ゲート電圧としての電圧Vgを印加しないとき、すなわちトランジスタT1がオフ状態で保持されるべきときに、トランジスタT1がオン状態になり、表示領域DPAで表示される画像の品質が低下する。
一方、図13に示す結果を、図11および図12に示す結果と比べると、遮光膜SF1およびSF2が設けられている実施の形態1では、遮光膜が設けられていない比較例1に比べ、トランジスタT1の閾値電圧Vthがほとんどシフトしない。すなわち、遮光膜SF1およびSF2が設けられている実施の形態1では、遮光膜SF102が設けられている比較例2に比べ、比較例1に対するトランジスタT1の閾値電圧Vthのシフト量が低減している。そのため、実施の形態1では、ゲート電圧としての電圧Vgを印加しないとき、すなわちトランジスタT1がオフ状態で保持されるべきときに、トランジスタT1がオン状態になることを、防止または抑制することができ、表示領域DPAで表示される画像の品質が低下することを、防止または抑制することができる。
<本実施の形態における主要な特徴と効果>
すなわち、本実施の形態1では、図5および図6に示すように、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF1およびSF2が設けられている。遮光膜SF1およびSF2は、いずれも平面視において半導体層SCと重なり、かつ、方向D1に互いに間隔を空けて配置されている。
これにより、額縁領域FLAの幅が狭小化した場合でも、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜SF1およびSF2が設けられることにより、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1を十分に遮光することができる。また、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜SF1およびSF2が設けられている場合に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられていない場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
遮光膜が2つの遮光膜に分割されて設けられている本実施の形態1において、遮光膜が一体的に設けられている比較例2に比べ、遮光膜が設けられていない比較例1におけるトランジスタT1の閾値電圧Vthに対する閾値電圧Vthのシフト量が小さくなる理由は、例えば以下のように考えられる。すなわち、遮光膜が遮光膜およびSF2からなる2つの遮光膜に分割されて設けられる場合、遮光膜SF102が一体的に設けられる場合に比べ、電界の分布が変化するためと考えられる。
好適には、遮光膜SF1およびSF2は、いずれも平面視においてゲート電極GE1と重なる。すなわち、好適には、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11は、遮光膜SF1上に配置され、かつ、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12は、遮光膜SF2上に配置される。
これにより、遮光膜SF1は、平面視において、ゲート電極GE1の端部EG11と隣り合う部分の半導体層SCと重なり、遮光膜SF2は、平面視において、ゲート電極GE1の端部EG12と隣り合う部分の半導体層SCと重なる。そのため、遮光膜SF1は、平面視において、半導体領域LD1と重なりやすくなり、遮光膜SF2は、平面視において、半導体領域LD2と重なりやすくなる。したがって、バックライトの光が半導体領域LD1およびLD2に入射されることによりトランジスタ特性が変動することを、防止または抑制することができる。
さらに、好適には、半導体領域LD1は、平面視において、遮光膜SF1が形成された領域内に形成され、半導体領域LD2は、平面視において、遮光膜SF2が形成された領域内に形成されている。このような場合、バックライトの光が半導体領域LD1およびLD2に入射されることによりトランジスタ特性が変動することを、さらに確実に防止または抑制することができる。
あるいは、好適には、遮光膜SF1およびSF2の各々は、例えば他の配線と電気的に接続されておらず、電気的に浮遊した状態である。遮光膜SF1およびSF2の各々が、例えば他の配線を介して外部の回路と電気的に接続されることにより、遮光膜SF1およびSF2の各々に固定電位が印加される場合を考える。このような場合には、遮光膜SF1およびSF2の各々を、例えば外部の回路と電気的に接続するための配線を形成する工程を行う必要があり、表示装置の製造工程数が増加するおそれがあり、表示装置を容易に製造することができない。
したがって、遮光膜SF1およびSF2の各々が、他の配線と電気的に接続されない場合には、表示装置の製造工程数を低減することができる。また、表示装置に設けられる複数の画素の各々が微細化され、表示装置に設けられる画素数が多い場合でも、遮光膜SF1およびSF2の各々が、他の配線と電気的に接続されないことにより、表示装置を容易に製造することができる。
図14は、実施の形態1におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。図14は、図6と同様に、図5のC−C線に沿った断面図であるが、基板BSの前面(上面)BSfに平行な方向に対して角度θだけ傾斜した方向からバックライトが入射する場合に半導体領域LD1を遮光するために好ましい遮光膜SF1の断面形状を示す。
図14に示すように、遮光膜SF1の遮光膜SF2側と反対側の端部ES11が、平面視において、半導体領域LD1のソース領域SR側の端部EL11に対してソース領域SR側に配置され、端部ES11と、端部EL11との、基板BSの前面(上面)BSfに平行な方向における距離を、距離L1とする。また、基板BSの前面(上面)BSfに垂直な方向における半導体層SCと遮光膜SF1との距離を、距離H1とする。そして、基板BSの前面(上面)BSfに平行な方向に対して角度θだけ傾斜した方向からバックライト(図示は省略)の光が入射する場合を考える。
このような場合、距離L1は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
L1≧H1/tanθ (1)
例えば、角度θが45°である場合、上記式(1)により、距離L1の最大値は、距離H1に等しくなる。一方、基板BSの前面(上面)BSfに平行な方向における寸法精度、および、基板BSの前面(上面)BSfに垂直な方向における寸法精度、すなわち絶縁膜IF1の膜厚の精度を考慮したマージンαを考慮する必要がある。このマージンαを考慮し、かつ、角度θが45°である場合の距離L1´は、下記式(2)を満たすことが好ましい。
L1´≧H1+α (2)
例えば半導体領域LD1の幅寸法(D1方向の長さ)が1μm程度であり、ゲート電極GE1の幅寸法の寸法精度が±1μm程度である場合、αは0.5〜2μm程度とすることができる。なお、半導体領域LD1の幅寸法は、0.25〜3.0μmの範囲で形成される場合が多い。
また、好適には、方向D1(図5参照)における遮光膜SF1の中心位置CS1は、方向D1における半導体領域LD1の中心位置CL1に対して、遮光膜SF2側と反対側に配置される。また、方向D1における遮光膜SF2の中心位置CS2は、方向D1における半導体領域LD2の中心位置CL2に対して、遮光膜SF1側と反対側に配置される。
基板BSの前面(上面)BSfに平行な方向に対して角度θだけ傾斜した方向からバックライトが入射する場合、距離L1を長くすることが好ましい。しかし、遮光膜SF1と遮光膜SF2とが互いに間隔を空けて配置されるため、遮光膜SF1の遮光膜SF2側の端部ES12と、半導体領域LD1のドレイン領域DR側の端部EL12との距離L2を、それほど長くすることはできない。また、遮光膜SF2と半導体領域LD2との配置の関係も、ゲート電極GE1の中心を挟んで対称に配置されている点を除き、遮光膜SF1と半導体領域LD1との配置の関係と、同様である。したがって、上記したように、中心位置CS1が、中心位置CL1に対して、ソース領域SR側に配置され、中心位置CS2が、中心位置CL2に対して、ドレイン領域DR側に配置されることが好ましい。
<トランジスタおよび遮光膜の配置の第1変形例>
次に、額縁領域におけるトランジスタおよび遮光膜の配置の第1変形例について、説明する。
図15は、実施の形態1の第1変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図15は、図5と同様に、半導体層SCならびに遮光膜SF1およびSF2以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。なお、図15のC−C線に沿った断面は、図6に示した断面と同様の断面である。
図15に示すように、本第1変形例では、平面視において、半導体層SCが形成された領域の外側に、遮光膜SF3が設けられ、遮光膜SF1と遮光膜SF2とは、遮光膜SF3を介して接続されている。遮光膜SF3は、遮光膜SF1およびSF2と同様に、例えばクロム(Cr)またはモリブデン(Mo)等の金属、または、それらの合金からなる。すなわち、遮光膜SF3は、金属膜または合金膜からなる。
また、図示は省略するが、遮光膜SF3は、遮光膜SF1およびSF2と同様に、基板BS上に設けられてもよく、絶縁膜IF1は、基板BS上に、遮光膜SF1およびSF2に加えて、遮光膜SF3を覆うように、設けられてもよい。
本第1変形例でも、実施の形態1と同様に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が遮光膜SF1およびSF2からなる2つの遮光膜に分割されて設けられており、図13を用いて説明した結果と略同様の結果が得られている。そのため、本第1変形例でも、実施の形態1と同様に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が一体的に設けられている場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
また、ゲート電極GE1は、半導体層SCが形成された領域内のみならず、半導体層SCが形成された領域の外側にも形成されていてもよい。そして、本第1変形例では、後述する図16を用いて説明する実施の形態1の第2変形例と異なり、平面視において、半導体層SCが形成された領域の外側に形成された部分のゲート電極GE1は、平面視において、遮光膜SF3と重なる。
本第1変形例は、例えばあるトランジスタT1のゲート電極GE1の方向D2における両端の各々が、他のトランジスタT1のゲート電極GE1とそれぞれ一体的に形成されている場合に、遮光膜SF3とゲート電極GE1とが平面視において重なるように、ゲート電極GE1および遮光膜SF3を配置した例である。
遮光膜SF3が設けられない場合、遮光膜SF1およびSF2の各々の面積が小さい。そのため、基板BS上に形成され、例えば金属膜からなる遮光膜SF1およびSF2が、例えば透明基板からなる基板BSから剥がれるおそれがある。したがって、遮光膜SF1およびSF2の形状精度が低下し、トランジスタT1の電気的特性が低下するおそれがある。
一方、本第1変形例では、遮光膜SF1、SF2およびSF3が一体的に形成されており、一体的に形成された遮光膜SF1、SF2およびSF3の面積は、遮光膜SF1およびSF2の各々の面積よりも大きい。そのため、基板BS上に形成され、例えば金属膜からなる遮光膜SF1およびSF2が、例えば透明基板からなる基板BSから剥がれることを、防止または抑制することができる。したがって、遮光膜SF1およびSF2の形状精度を向上させることができ、トランジスタT1の電気的特性を向上させることができる。
また、図15に示すように、半導体層SCは、平面視において、方向D1に延在してもよく、ゲート電極GE1、ならびに、遮光膜SF1およびSF2の各々は、平面視において、方向D2に延在してもよく、遮光膜SF3は、平面視において、方向D1に延在してもよい。これにより、半導体層SC、ゲート電極GE1、ならびに、遮光膜SF1、SF2およびSF3を、効率よく配置することができる。なお、遮光膜SF3の延在する方向は、方向D1でなくてもよく、平面視において、方向D2と交差する方向であればよい。
また、遮光膜SF1と遮光膜SF2とが完全に分割されて設けられていなくてもよい。例えば、一体的に形成された遮光膜のうち、半導体層SCおよびゲート電極GE1のいずれとも重なる部分に、開口部または貫通孔が形成されていてもよく、このような場合でも、本第1変形例と同様の効果が得られる。
<トランジスタおよび遮光膜の配置の第2変形例>
次に、額縁領域におけるトランジスタおよび遮光膜の配置の第2変形例について、説明する。
図16は、実施の形態1の第2変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図16は、図5と同様に、半導体層SCならびに遮光膜SF1およびSF2以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1、ソース電極SEおよびドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。なお、図16のC−C線に沿った断面は、図6に示した断面と同様の断面である。
図16に示すように、本第2変形例では、実施の形態1の第1変形例と同様に、平面視において、半導体層SCが形成された領域の外側に、遮光膜SF3が設けられ、遮光膜SF1と遮光膜SF2とは、遮光膜SF3を介して接続されている。遮光膜SF3は、遮光膜SF1およびSF2と同様に、金属膜または合金膜からなる。
本第2変形例でも、実施の形態1と同様に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が一体的に設けられている場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
また、ゲート電極GE1は、半導体層SCが形成された領域内のみならず、半導体層SCが形成された領域の外側にも形成されていてもよい。そして、本第2変形例では、前述した図15を用いて説明した実施の形態1の第1変形例と異なり、平面視において、半導体層SCが形成された領域の外側に形成された部分のゲート電極GE1は、平面視において、遮光膜SF3と重ならない。
本第2変形例は、例えばあるトランジスタT1のゲート電極GE1の方向D2における一端が、他のトランジスタT1のゲート電極GE1と一体的に形成されていない場合に、遮光膜SF3とゲート電極GE1とが平面視において重ならないように、ゲート電極GE1および遮光膜SF3を配置した例である。
本第2変形例では、実施の形態1の第1変形例と同様に、基板BS上に形成され、例えば金属膜からなる遮光膜SF1およびSF2が、例えば透明基板からなる基板BSから剥がれることを、防止または抑制することができる。
また、図16に示すように、半導体層SCは、平面視において、方向D1に延在してもよく、ゲート電極GE1、ならびに、遮光膜SF1およびSF2の各々は、平面視において、方向D2に延在してもよく、遮光膜SF3は、平面視において、方向D1に延在してもよい。これにより、半導体層SC、ならびに、遮光膜SF1、SF2およびSF3を、効率よく配置することができる。
<トランジスタおよび遮光膜の配置の第3変形例>
次に、本実施の形態1のトランジスタおよび遮光膜の配置を、表示領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置に適用した例を、トランジスタおよび遮光膜の配置の第3変形例として、説明する。
図17は、実施の形態1の第3変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。なお、本第3変形例における平面視でのトランジスタおよび遮光膜の配置は、図5に示した配置と同様である。
図17に示すように、本第3変形例では、実施の形態1と異なり、トランジスタT1は、基板BSの表示領域DPA上に設けられている。ただし、ソース電極SE、ドレイン電極DE、絶縁膜IF2、および、絶縁膜IF2よりも下層の部分については、前述した図5を用いて説明した実施の形態1のトランジスタおよび遮光膜の配置と同様であるため、それらの説明を省略する。なお、本第3変形例におけるトランジスタT1は、図4のトランジスタTrdに相当する。また、本第3変形例における層間樹脂膜IL1は、図3の絶縁層OC2に相当する。
図17に示すように、本第3変形例では、層間樹脂膜IL1には、層間樹脂膜IL1を貫通してドレイン電極DEの上面に達する開口部OP1が形成されている。層間樹脂膜IL1上には、共通電極CEが形成されている。共通電極CEは、例えばITO(Indium Tin Oxide)またはIZO(Indium Zinc Oxide)等の透明導電性材料からなる。共通電極CEには、共通電極CEを貫通して層間樹脂膜IL1の上面に達する開口部OP2が形成されている。開口部OP1は、開口部OP2が形成された領域内に形成されている。
絶縁膜IF3は、開口部OP1の内壁、開口部OP1の底部に露出した部分のドレイン電極DE上、および、層間樹脂膜IL1上に、形成されている。また、層間樹脂膜IL1上では、絶縁膜IF3は、共通電極CEを覆うように、形成されている。
絶縁膜IF3には、絶縁膜IF3を貫通して、開口部OP1の底部に露出した部分のドレイン電極DEの上面に達する開口部OP3が形成されている。開口部OP3の内壁、開口部OP3の底部に露出した部分のドレイン電極DE上、および、絶縁膜IF3上には、画素電極PEが形成されている。画素電極PEは、ドレイン電極DEと電気的に接続されている。画素電極PEは、共通電極CEと同様に、例えばITOまたはIZO等の透明導電性材料からなる。画素電極PEには、画素電極PEを貫通して絶縁膜IF3に達する開口部OP4が形成されている。これにより、例えばFFSモードにおける画素電極PEを形成することができる。
前述したように、表示領域DPAでは、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光が、複数の画素の各々に設けられたトランジスタに照射されないように、基板BSとトランジスタとの間に遮光膜が設けられている。しかし、本願の発明者らは、表示領域DPAにおいても、前述した図7〜図13を用いて説明したのと同様に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられている場合に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられていない場合に比べ、トランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトするという課題を見い出した。
一方、本第3変形例では、実施の形態1と同様に、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF1およびSF2が設けられている。遮光膜SF1およびSF2は、いずれも平面視において半導体層SCと重なり、かつ、方向D1(図5参照)に互いに間隔を空けて配置されている。
これにより、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられている場合に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられていない場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
(実施の形態2)
実施の形態1では、1つのトランジスタT1が、ゲート電極GE1を1つのみ有する例について説明した。それに対して、実施の形態2では、1つのトランジスタT1が、2つのゲート電極GE1およびGE2を有する例について説明する。
実施の形態2でも、表示装置の構成および表示装置の等価回路については、実施の形態1と同様にすることができ、それらの説明を省略する。そして、本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、基板BSの表示領域DPA上に複数の画素Pix(図4参照)が設けられている。
<トランジスタおよび遮光膜の配置>
次に、本実施の形態2におけるトランジスタおよび遮光膜の配置を、額縁領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置に適用した例について、説明する。
図18は、実施の形態2におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図19は、実施の形態2におけるトランジスタおよび遮光膜の断面図である。図19は、図18のC−C線に沿った断面図である。図18は、半導体層SCならびに遮光膜SF1およびSF2以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1およびGE2、ソース電極SEならびにドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図19に示すように、本実施の形態2では、実施の形態1と同様に、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GIと、ゲート電極GE1と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、トランジスタT1は、ゲート電極GE2を有する。
図18および図19に示すように、本実施の形態2では、実施の形態1と同様に、基板BS上には、遮光膜SF1およびSF2が設けられており、好適には、遮光膜SF1およびSF2の各々は、金属膜または合金膜からなる。基板BS上には、遮光膜SF1およびSF2を覆うように、絶縁膜IF1が設けられ、絶縁膜IF1上には、半導体層SCが形成され、絶縁膜IF1上には、半導体層SCを覆うように、ゲート絶縁膜GIが形成されている。したがって、遮光膜SF1およびSF2は、トランジスタT1と基板BSの額縁領域FLAとの間に設けられ、半導体層SCは、基板BSの額縁領域FLAの上方に形成され、ゲート電極GE1およびGE2は、半導体層SC上にゲート絶縁膜GIを介して形成されている。なお、遮光膜SF1およびSF2のうち、一方のみが設けられていてもよい。
ゲート電極GE1およびGE2は、ソース領域SRとドレイン領域DRとの間に、平面視において、互いに間隔を空けて配置されている。そのため、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、トランジスタT1は、互いに直列に接続された、薄膜トランジスタからなるトランジスタT1としてのトランジスタT11と、薄膜トランジスタとしてのトランジスタT1としてのトランジスタT12と、を有する。なお、ゲート電極GE1およびGE2は、半導体層SC下にゲート絶縁膜GIを介して形成されていてもよい。
本実施の形態2では、実施の形態1と同様に、半導体層SCは、チャネル領域CH1と、ソース領域SRと、ドレイン領域DRと、を含む。一方、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、半導体層SCは、チャネル領域CH2を有する。ソース領域SRは、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1に対して方向D1における負側に位置する部分PR1に形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE2に対して方向D1における正側に位置する部分PR2に形成されている。言い換えれば、ソース領域SRは、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1を挟んでゲート電極GE2と反対側に位置する部分PR1に形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCのうち、ゲート電極GE2を挟んでゲート電極GE1と反対側に位置する部分PR2に形成されている。
また、チャネル領域CH1は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1と重なる部分PRc1からなり、チャネル領域CH2は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE2と重なる部分PRc2からなる。したがって、ゲート絶縁膜GIは、絶縁膜IF1上に、ソース領域SR、ドレイン領域DR、チャネル領域CH1およびCH2を覆うように、形成されている。
トランジスタT1は、例えばnチャネル型の薄膜トランジスタである。このとき、ソース領域SRは、半導体層SCの部分PR1に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成され、ドレイン領域DRは、半導体層SCの部分PR2に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成されている。
なお、本実施の形態2では、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1とゲート電極GE2との間に位置する部分PR5にも、導電型がn型の不純物が導入されることにより、半導体領域RGが形成されている。
本実施の形態2でも、実施の形態1と同様に、好適には、半導体層SCは、半導体領域LD1およびLD2を含む。半導体領域LD1は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1とソース領域SRとの間に位置する部分PR3に形成され、半導体領域LD2は、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE2とドレイン領域DRとの間に位置する部分PR4に形成されている。
トランジスタT1が、例えばnチャネル型の薄膜トランジスタであるとき、半導体領域LD1は、半導体層SCの部分PR3に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成され、半導体領域LD2は、半導体層SCの部分PR4に導電型がn型の不純物が導入されることにより形成されている。半導体領域LD1におけるn型の不純物濃度は、ソース領域SRにおけるn型の不純物濃度よりも低く、半導体領域LD2におけるn型の不純物濃度は、ドレイン領域DRにおけるn型の不純物濃度よりも低い。これにより、半導体領域LD1とソース領域SRとにより、LDD構造が形成され、半導体領域LD2とドレイン領域DRとにより、LDD構造が形成される。
なお、本実施の形態2では、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE1と半導体領域RGとの間に位置する部分PR6にも、導電型がn型の不純物が導入されることにより、半導体領域LD3が形成されている。また、半導体層SCのうち、平面視において、ゲート電極GE2と半導体領域RGとの間に位置する部分PR7にも、導電型がn型の不純物が導入されることにより、半導体領域LD4が形成されている。半導体領域LD3におけるn型の不純物濃度は、半導体領域RGにおけるn型の不純物濃度よりも低く、半導体領域LD4におけるn型の不純物濃度は、半導体領域RGにおけるn型の不純物濃度よりも低い。これにより、半導体領域LD3と半導体領域RGとにより、LDD構造が形成され、半導体領域LD4と半導体領域RGとにより、LDD構造が形成される。
なお、トランジスタT1が、pチャネル型の薄膜トランジスタであってもよい。
ゲート絶縁膜GI上には、ゲート電極GE1およびGE2を覆うように、絶縁膜IF2が設けられている。また、絶縁膜IF2よりも上層の部分については、前述した図5および図6を用いて説明した実施の形態1のトランジスタおよび遮光膜の配置と同様であるため、それらの説明を省略する。
本実施の形態2では、遮光膜SF1は、平面視において、半導体層SCと重なり、かつ、ゲート電極GE1またはゲート電極GE2と重なる。また、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21、および、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22のいずれかは、遮光膜SF1上に配置されていない。
一方、本実施の形態2では、遮光膜SF2は、平面視において、半導体層SCと重なり、かつ、ゲート電極GE1またはゲート電極GE2と重なる。また、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21、および、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22のいずれかは、遮光膜SF2上に配置されていない。
<比較例3におけるトランジスタおよび遮光膜の配置>
次に、比較例3における額縁領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置を説明する。
図20は、比較例3におけるトランジスタの平面図である。図20は、半導体層SC以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1およびGE2、ソース電極SEならびにドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図20に示すように、比較例3でも、実施の形態2と同様に、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GI(図19参照)と、ゲート電極GE1およびGE2と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。
しかし、比較例3では、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜が設けられていない。したがって、比較例3では、基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光は、遮光膜によっては遮光されない。
比較例3の表示装置において、額縁領域FLAでは、図19に示す基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライトの光が、額縁領域FLAに設けられた複数のトランジスタの各々に照射されないように、例えばバックライトと基板BSとの間に遮光テープが設けられている。しかし、比較例3でも、比較例1と同様に、遮光テープが、平面視において、額縁領域FLA内に配置されることは困難である。また、比較例3でも、比較例1と同様に、基板BSの前面(上面)BSfに対して傾斜した方向から入射されたバックライトの光が、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1に照射されやすくなる。
<比較例4におけるトランジスタおよび遮光膜の配置>
次に、比較例4における額縁領域に配置されたトランジスタおよび遮光膜の配置を説明する。図21は、比較例4におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図21は、半導体層SCおよび遮光膜SF102以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1およびGE2、ソース電極SEならびにドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
図21に示すように、比較例4でも、比較例3と同様に、トランジスタT1は、基板BSの額縁領域FLAの上方に設けられている。また、トランジスタT1は、薄膜トランジスタからなり、半導体層SCと、ゲート絶縁膜GI(図19参照)と、ゲート電極GE1およびGE2と、ソース電極SEと、ドレイン電極DEと、を有する。
また、比較例4では、比較例2と同様に、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF102が設けられている。したがって、比較例4では、図19に示す基板BSの背面(下面)BSb側から入射されたバックライト(図示は省略)の光は、遮光膜SF102によって遮光される。比較例4では、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21、および、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22は、いずれも遮光膜SF102上に配置されている。
しかし、本願の発明者らは、遮光膜SF102が設けられている比較例4では、遮光膜が設けられていない比較例3に比べ、トランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトするという課題を見い出した。そのため、比較例4では、表示領域DPAで表示される画像の品質が低下する。
<本実施の形態における主要な特徴と効果>
一方、本実施の形態2では、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF1が設けられている。遮光膜SF1は、平面視において、半導体層SCと重なり、かつ、ゲート電極GE1またはゲート電極GE2と重なる。また、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21、および、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22のいずれかは、遮光膜SF1上に配置されていない。
これにより、額縁領域FLAの幅が狭小化した場合でも、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1を十分に遮光することができる。また、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられている場合に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられていない場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
また、本実施の形態2では、実施の形態1と異なり、トランジスタT1は、ソース領域SRとドレイン領域DRとの間に、互いに間隔を空けて配置された2つのゲート電極GE1およびGE2を有する。そのため、トランジスタT1は、互いに直列に接続された、薄膜トランジスタとしてのトランジスタT11と、薄膜トランジスタとしてのトランジスタT12と、からなる。これにより、トランジスタT1がオフ状態のときに、ソース領域SRとドレイン領域DRとの間の電気的な接続を確実に遮断することができ、表示領域DPA(図1参照)で表示される画像の品質を向上させることができる。
好適には、本実施の形態2では、トランジスタT1と基板BSとの間には、遮光膜SF1のみならず、平面視において、半導体層SCと重なる遮光膜SF2が設けられている。このとき、遮光膜SF1は、平面視において、ゲート電極GE1と重なり、かつ、ゲート電極GE2と重ならず、遮光膜SF2は、平面視において、ゲート電極GE2と重なり、かつ、ゲート電極GE1と重ならない。また、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11は、遮光膜SF1上に配置されており、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12は、遮光膜SF1上に配置されていない。また、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21は、遮光膜SF2上に配置されておらず、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22は、遮光膜SF2上に配置されている。
言い換えれば、遮光膜SF1のソース領域SR側の端部ES11は、ゲート電極GE1下に配置されておらず、遮光膜SF1のドレイン領域DR側の端部ES12は、ゲート電極GE1下に配置されている。また、遮光膜SF2のソース領域SR側の端部ES21は、ゲート電極GE2下に配置されており、遮光膜SF2のドレイン領域DR側の端部ES22は、ゲート電極GE2下に配置されていない。
これにより、額縁領域FLAの幅が狭小化した場合でも、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1をさらに十分に遮光することができる。また、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられている場合に、トランジスタT1と基板BSとの間に遮光膜が設けられていない場合に比べ、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、確実に防止または抑制することができる。
さらに、好適には、半導体領域LD1は、平面視において、遮光膜SF1が形成された領域内に配置され、半導体領域LD2は、平面視において、遮光膜SF2が形成された領域内に配置されている。このような場合、バックライトの光が半導体領域LD1およびLD2に入射されることによりトランジスタ特性が変動することを、さらに確実に防止または抑制することができる。
あるいは、好適には、遮光膜SF1およびSF2の各々は、例えば他の配線と電気的に接続されておらず、電気的に浮遊した状態である。これにより、実施の形態1と同様に、表示装置の製造工程数を低減することができる。また、表示装置に設けられる複数の画素の各々が微細化され、表示装置に設けられる画素数が多い場合でも、遮光膜SF1およびSF2の各々が、他の配線と電気的に接続されないことにより、表示装置を容易に製造することができる。
<トランジスタおよび遮光膜の配置の変形例>
次に、額縁領域におけるトランジスタおよび遮光膜の配置の変形例について、説明する。
図22は、実施の形態2の変形例におけるトランジスタおよび遮光膜の平面図である。図22は、半導体層SCおよび遮光膜SF1以外の部分を除去して透視した状態を示し、ゲート電極GE1およびGE2、ソース電極SEならびにドレイン電極DEを、二点鎖線で示している。
本変形例では、遮光膜SF1のソース領域SR側の端部ES11は、ゲート電極GE1下に配置され、遮光膜SF1のドレイン領域DR側の端部ES12は、ゲート電極GE2下に配置されている。すなわち、ゲート電極GE1のソース領域SR側の端部EG11は、遮光膜SF1上に配置されておらず、ゲート電極GE1のドレイン領域DR側の端部EG12は、遮光膜SF1上に配置されている。また、ゲート電極GE2のソース領域SR側の端部EG21は、遮光膜SF1上に配置されており、ゲート電極GE2のドレイン領域DR側の端部EG22は、遮光膜SF1上に配置されていない。
本変形例でも、実施の形態2と同様に、額縁領域FLAの幅が狭小化した場合でも、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1を十分に遮光することができる。また、額縁領域FLAに配置されたトランジスタT1の閾値電圧Vthが負側にシフトすることを、防止または抑制することができる。
なお、本変形例と実施の形態2とを組み合わせることにより、3つの遮光膜が設けられてもよく、このような表示装置は、本変形例の効果と実施の形態2の効果とを合わせ持つ。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
例えば、前記実施の形態においては、開示例としてタッチパネルを備えない表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、タッチパネルを備える表示装置に適用可能である。また、共通電極は表示領域において共通に形成されてもよいが、共通電極をY軸方向に複数の共通電極に分割し、それぞれの共通電極に対してタッチパネルの駆動信号を供給する構成とすることも可能である。そのような場合であっても、共通電極を駆動する回路に含まれるトランジスタを、前記実施の形態のトランジスタの如く構成することが可能である。その場合、走査線を駆動する駆動回路および共通電極を駆動する駆動回路の双方に本願発明を適用することも可能である。
また、前記実施の形態においては、開示例として液晶表示装置の場合を例示したが、その他の適用例として、有機EL表示装置、その他の自発光型表示装置、あるいは電気泳動素子等を有する電子ペーパー型表示装置等、あらゆるフラットパネル型の表示装置が挙げられる。また、中小型から大型まで、特に限定することなく適用が可能であることはいうまでもない。なお、基板については、ガラスに限定されるものではなく、樹脂等の柔軟性基板を用いるものであってもよい。
本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
例えば、前述の各実施の形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
本発明は、表示装置に適用して有効である。
AF1、AF2 配向膜
BM 遮光膜
BS、FS 基板
BSb、FSb 背面(下面)
BSf、FSf 前面(上面)
BSs1〜BSs4 辺
CC 駆動回路
CE 共通電極
CF カラーフィルタ
CFb、CFg、CFr カラーフィルタ画素
CG 走査線駆動回路
CH1、CH2 チャネル領域
CHP 半導体チップ
CL1、CL2、CS1、CS2 中心位置
Clc 容量
CM 共通電極駆動回路
CS 映像線駆動回路
CTL 制御回路
D1、D2 方向
DE ドレイン電極
DP 表示部
DPA 表示領域
DR ドレイン領域
EG11、EG12、EG21、EG22 端部
EL11、EL12、ES11、ES12、ES21、ES22 端部
FL 額縁部
FLA、FLA1 額縁領域
GE1、GE2 ゲート電極
GI ゲート絶縁膜
GL 走査線
H1、L1、L2 距離
HL1、HL2 コンタクトホール
IF1〜IF3 絶縁膜
IL1 層間樹脂膜
LCD1 表示装置
LCL 液晶層
LD1〜LD4 半導体領域
LS バックライト
OC1 樹脂層
OC2 絶縁層
OP1〜OP4 開口部
PE 画素電極
Pix 画素
PL1、PL2 偏光板
PR1〜PR7、PRc1、PRc2 部分
RG 半導体領域
SC 半導体層
SE ソース電極
SF1〜SF3 遮光膜
SL 映像線
SPix 副画素
SR ソース領域
T1、T11、T12、Trd トランジスタ
VW 観者

Claims (18)

  1. 基板と、
    前記基板上に設けられた複数の画素と、
    前記基板の上方に設けられ、ゲート電極と半導体層とを有する薄膜トランジスタと、
    前記半導体層と前記基板との間に設けられた第1遮光膜および第2遮光膜と、
    を備え、
    前記半導体層は、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記ゲート電極に対して第1方向における第1の側に位置する第1部分に形成されたソース領域と、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記ゲート電極に対して前記第1方向における前記第1の側と反対側に位置する第2部分に形成されたドレイン領域と、
    を含み、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜は、いずれも平面視において前記半導体層と重なり、かつ、前記第1方向に互いに間隔を空けて配置されている、表示装置。
  2. 請求項1記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜は、いずれも平面視において前記ゲート電極と重なる、表示装置。
  3. 請求項2記載の表示装置において、
    平面視において、前記半導体層が形成された領域の外側に設けられた第3遮光膜を備え、
    前記第1遮光膜と前記第2遮光膜とは、前記第3遮光膜を介して接続されている、表示装置。
  4. 請求項3記載の表示装置において、
    前記ゲート電極は、平面視において、前記第3遮光膜と重なる、表示装置。
  5. 請求項3記載の表示装置において、
    前記ゲート電極は、平面視において、前記第3遮光膜と重ならない、表示装置。
  6. 請求項3記載の表示装置において、
    前記半導体層は、平面視において、前記第1方向に延在し、
    前記ゲート電極、前記第1遮光膜および前記第2遮光膜の各々は、平面視において、前記第1方向と交差する第2方向に延在し、
    前記第3遮光膜は、前記第2方向と交差する第3方向に延在する、表示装置。
  7. 請求項2記載の表示装置において、
    前記半導体層は、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記ゲート電極と前記ソース領域との間に位置する第3部分に形成された第1半導体領域と、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記ゲート電極と前記ドレイン領域との間に位置する第4部分に形成された第2半導体領域と、
    を含み、
    前記ソース領域は、前記半導体層の前記第1部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記ドレイン領域は、前記半導体層の前記第2部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第1半導体領域は、前記半導体層の前記第3部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第2半導体領域は、前記半導体層の前記第4部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第1半導体領域における前記第1導電型の不純物濃度は、前記ソース領域における前記第1導電型の不純物濃度よりも低く、
    前記第2半導体領域における前記第1導電型の不純物濃度は、前記ドレイン領域における前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、表示装置。
  8. 請求項7記載の表示装置において、
    前記第1半導体領域は、平面視において、前記第1遮光膜が形成された領域内に形成され、
    前記第2半導体領域は、平面視において、前記第2遮光膜が形成された領域内に形成されている、表示装置。
  9. 請求項8記載の表示装置において、
    前記第1方向における前記第1遮光膜の第1中心位置は、前記第1方向における前記第1半導体領域の第2中心位置に対して、前記第2遮光膜側と反対側に配置され、
    前記第1方向における前記第2遮光膜の第3中心位置は、前記第1方向における前記第2半導体領域の第4中心位置に対して、前記第1遮光膜側と反対側に配置されている、表示装置。
  10. 請求項1記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜の各々は、金属膜または合金膜からなる、表示装置。
  11. 請求項10記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜の各々は、電気的に浮遊した状態である、表示装置。
  12. 第1領域と、前記第1領域の外側に設けられた第2領域と、を含む透明基板と、
    前記透明基板の前記第1領域に設けられた複数の画素と、
    前記透明基板の前記第2領域に設けられた薄膜トランジスタと、
    前記薄膜トランジスタと前記透明基板との間に設けられた第1遮光膜と、
    を備え、
    前記薄膜トランジスタは、
    前記透明基板の前記第2領域の上方に形成された半導体層と、
    前記半導体層上または前記半導体層下にゲート絶縁膜を介して形成された第1ゲート電極および第2ゲート電極と、
    を有し、
    前記第1ゲート電極および前記第2ゲート電極は、平面視において、互いに間隔を空けて配置され、
    前記半導体層は、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記第1ゲート電極を挟んで前記第2ゲート電極と反対側に位置する第1部分に形成されたソース領域と、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記第2ゲート電極を挟んで前記第1ゲート電極と反対側に位置する第2部分に形成されたドレイン領域と、
    を含み、
    前記第1遮光膜は、平面視において、前記半導体層と重なり、かつ、前記第1ゲート電極または前記第2ゲート電極と重なり、
    前記第1ゲート電極の前記ソース領域側の第1端部、前記第1ゲート電極の前記ドレイン領域側の第2端部、前記第2ゲート電極の前記ソース領域側の第3端部、および、前記第2ゲート電極の前記ドレイン領域側の第4端部のいずれかは、前記第1遮光膜上に配置されていない、表示装置。
  13. 請求項12記載の表示装置において、
    前記薄膜トランジスタと前記透明基板の前記第2領域との間に設けられた第2遮光膜を備え、
    前記第1遮光膜は、前記第1ゲート電極と重なり、かつ、前記第2ゲート電極と重ならず、
    前記第2遮光膜は、前記第2ゲート電極と重なり、かつ、前記第1ゲート電極と重ならず、
    前記第1ゲート電極の前記第1端部は、前記第1遮光膜上に配置され、
    前記第1ゲート電極の前記第2端部は、前記第1遮光膜上に配置されず、
    前記第2ゲート電極の前記第3端部は、前記第2遮光膜上に配置されず、
    前記第2ゲート電極の前記第4端部は、前記第2遮光膜上に配置されている、表示装置。
  14. 請求項12記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜の前記ソース領域側の第5端部は、前記第1ゲート電極下に配置され、
    前記第1遮光膜の前記ドレイン領域側の第6端部は、前記第2ゲート電極下に配置されている、表示装置。
  15. 請求項13記載の表示装置において、
    前記半導体層は、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記第1ゲート電極と前記ソース領域との間に位置する第3部分に形成された第1半導体領域と、
    前記半導体層のうち、平面視において、前記第2ゲート電極と前記ドレイン領域との間に位置する第4部分に形成された第2半導体領域と、
    を含み、
    前記ソース領域は、前記半導体層の前記第1部分に第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記ドレイン領域は、前記半導体層の前記第2部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第1半導体領域は、前記半導体層の前記第3部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第2半導体領域は、前記半導体層の前記第4部分に前記第1導電型の不純物が導入されることにより形成され、
    前記第1半導体領域における前記第1導電型の不純物濃度は、前記ソース領域における前記第1導電型の不純物濃度よりも低く、
    前記第2半導体領域における前記第1導電型の不純物濃度は、前記ドレイン領域における前記第1導電型の不純物濃度よりも低い、表示装置。
  16. 請求項15記載の表示装置において、
    前記第1半導体領域は、平面視において、前記第1遮光膜が形成された領域内に配置され、
    前記第2半導体領域は、平面視において、前記第2遮光膜が形成された領域内に配置されている、表示装置。
  17. 請求項13記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜の各々は、金属膜または合金膜からなる、表示装置。
  18. 請求項17記載の表示装置において、
    前記第1遮光膜および前記第2遮光膜の各々は、電気的に浮遊した状態である、表示装置。
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