JP2022175311A - 表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】実施形態の課題は、配線の断線を防止し、信頼性の向上した表示装置を提供することにある。【解決手段】実施形態に係る表示装置は、複数の信号線と、複数の信号線に接続された信号線スイッチ回路ASWと、を備えている。信号線スイッチ回路は、それぞれ第1方向に延び第1方向と交差する第2方向に間隔を置いて設けられた複数の第1配線SSR、SSB、SSGと、それぞれゲート電極GEとゲート電極に重畳して設けられた遮光層LSとを有し、第1配線から第2方向に離間し、第1方向に並んで配置された複数のトランジスタSTR、STG、STGと、トランジスタと第1配線とを接続する複数の第2配線と、を含んでいる。トランジスタの遮光層は、遮光層から第1配線が存在しない領域に延出した延出部SLEを有し、延出部の位置でゲート電極に電気的に接続されている。【選択図】 図4

Description

本発明の実施形態は、表示装置に関する。
遮光層をバックゲートとして用いる表示装置が開発されている。
このような表示装置においては、基板上に複数の信号線スイッチ回路が並んで設けられ、信号線スイッチ回路の複数本の配線はほぼ平行に並んで配置されている。トランジスタから延出するバックゲートとゲート電極とのコンタクト部分は、複数本の配線にに重ねて配置される。
特開2016-134388号公報 特開2002-221738号公報
この発明の実施形態の課題は、配線の断線を抑制し、信頼性の向上した表示装置を提供することにある。
実施形態に係る表示装置は、複数の信号線と、前記複数の信号線に接続された信号線スイッチ回路と、を備えている。前記信号線スイッチ回路は、それぞれ第1方向に延び前記第1方向と交差する第2方向に間隔を置いて設けられた複数の第1配線と、それぞれゲート電極と前記ゲート電極に重畳して設けられた遮光層とを有し、前記第1配線から前記第2方向に離間し、前記第1方向に並んで配置された複数のトランジスタと、前記トランジスタと前記第1配線とを接続する複数の第2配線と、を含み、前記トランジスタの前記遮光層は、前記遮光層から前記第1配線が存在しない領域に延出した延出部を有し、前記延出部の位置で前記ゲート電極に電気的に接続されている。
図1は、第1実施形態に係る表示装置の回路図。 図2は、前記表示装置に設けられる画素の一例を模式的に示す図。 図3は、前記画素部における前記表示装置の断面図。 図4は、前記表示装置の信号線スイッチ回路を概略的に示す平面図。 図5は、図4の線A-Aに沿ったトランジスタ部分の断面図。 図6は、前記トランジスタのゲート電極の延出部および遮光層の延出部を拡大して示す平面図。 図7は、図6の線B-Bに沿った前記延出部の断面図。 図8は、第2実施形態に係る表示装置の信号線スイッチ回路の一部を示す平面図。 図9は、第3実施形態に係る表示装置の信号線スイッチ回路の一部を示す平面図。 図10は、図9の線C-Cに沿ったコネクト部の断面図。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。
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であっ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、実際の態様に比べ、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。
(第1実施形態)
以下、図面を参照しながら第1実施形態に係る表示装置について詳細に説明する。
本実施形態において、第1方向X、第2方向Y、及び、第3方向Zは、互いに直交しているが、90度以外の角度で交差していてもよい。第3方向Zの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第3方向Zの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。
第3方向Zの矢印の先端側に表示装置を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第1方向X及び第2方向Yで規定されるX-Y平面に向かって見ることを平面視という。第1方向X及び第3方向Zによって規定されるX-Z平面、あるいは第2方向Y及び第3方向Zによって規定されるY-Z平面における表示装置の断面を見ることを断面視という。
図1は、第1実施形態に係る表示装置を概略的に示す平面図である。表示装置の一例として、液晶表示装置を示している。図示のように、表示装置DSPは、後述する基板(基材)の上に形成された表示領域DA、および表示領域の周囲に位置する非表示領域(額縁領域)を有している。
表示領域DAには、複数の画素PXと、複数の走査線GLと、複数の信号線SLと、が設けられている。複数の走査線GLは、第1方向Xに延伸し、第2方向Yに間隔を置いて並んで配列されている。複数の信号線SLは、第2方向Yに延伸し、第1方向Xに間隔を置いて並んで配列されている。なお、走査線及び信号線をそれぞれゲート線及びソース線と称する場合もある。
複数の画素PXの各々は、R(赤)、G(緑)及びB(青)それぞれの色を表示する副画素SXR、SXG、及びSXBを含んでいる。なお、副画素SXR、SXG、及びSXBを区別しない場合は、単に副画素SXという。複数の副画素SXは、第1方向X及び第2方向Yにマトリクス状に配列され、それぞれ走査線GLと信号線SLと交点の近傍に設けられている。換言すると、副画素SXはそれぞれ、隣り合う2本の走査線GLと、隣り合う2本の信号線SLとに囲まれた領域に設けられている。
図2は、副画素SXの回路図である。
図示のように、副画素SXはそれぞれ、スイッチング素子PSW、画素電極PE、共通電極CE、液晶層LC、保持容量CS等を備えている。スイッチング素子SWは、例えば薄膜トランジスタ(TFT)によって構成され、走査線GL及び信号線SLと電気的に接続されている。走査線GLは、第1方向Xに並んだ副画素SXの各々におけるスイッチング素子SWのゲート電極GEと接続されている。信号線SLは、第2方向Yに並んだ副画素SXの各々におけるスイッチング素子PSWのソース電極SEと接続されている。画素電極PEは、スイッチング素子PSWのドレイン電極DEと電気的に接続されている。画素電極PEの各々は、共通電極CEと対向し、画素電極PEと共通電極CEとの間に生じる電界によって、液晶層LCを駆動する。保持容量CSは、例えば、共通電極CEと同電位の電極、及び、画素電極PEと同電位の電極の間に形成される。
副画素SXのスイッチング素子PSWのソース電極SEは、信号線SLと一体形成されている。また、複数の信号線SLの各々は、各副画素SXに供給される映像信号が入力される後述の信号線駆動回路SLCに接続される。すなわち、複数の信号線SLは、複数の副画素SXと信号線駆動回路SLCとを接続する。スイッチング素子PSWのゲート電極GEは、走査線GLと一体形成されている。また、各走査線GLは、各副画素SXに走査信号を供給する後述の走査線駆動回路GLCに接続される。共通電極CEは、共通配線CMLに接続されている。
一方、図1に示すように、表示装置DSPは、走査線GLを駆動する走査線駆動回路GLC、信号線SLを駆動する信号線駆動回路SLC、信号線スイッチ回路ASW、共通電極CEを駆動する共通電極駆動回路CD、共通配線CMLに接続されたスイッチ回路MUXを有している。信号線駆動回路SLC及び走査線駆動回路GLCは、駆動素子(制御回路)DDと電気的に接続されている。駆動素子DDは、信号線駆動回路SLC及び走査線駆動回路GLCを介して、副画素SXに画像表示に必要な信号を出力する。
詳細は後述するが、信号線駆動回路SLCと駆動素子DDとの間には、信号線SLに電気的に接続される複数の引出配線WL1、WL2が設けられている。
信号線SLと信号線スイッチ回路ASWの接続関係について説明する。図1に示す例では、副画素SXのそれぞれに接続される信号線SLとして、信号線SLR、SLG及びSLBが設けられている。信号線SLR、SLG及びSLBは、信号線スイッチ回路ASWに接続されている。信号線SLRは、赤(R)の色を表示する副画素SXRと接続された信号線である。信号線SLGは、緑(G)の色を表示する副画素SXGと接続された信号線である。信号線SLBは、青(B)の色を表示する副画素SXBと接続された信号線である。
信号線SLRは、第2方向Yに配列された複数の副画素SXRを含む副画素列と接続されている。信号線SLGは、第2方向Yに配列された複数の副画素SXGを含む副画素列と接続されている。信号線SLBは、第2方向Yに配列された複数の副画素SXBを含む副画素列と接続されている。
信号線スイッチ回路ASWは、画素回路としての表示領域DAに画像に関する信号を供給する制御回路である。信号線スイッチ回路ASWは、スイッチング素子としてのトランジスタSTR、STG及びSTB、並びに、選択線SSR、SSG、及びSSBを有しえいる。トランジスタSTR、STG及びSTBの各々は、例えば薄膜トランジスタである。なおトランジスタSTR、STG及びSTBを特に区別する必要がない場合には、単にトランジスタSTと称する。また、信号線スイッチ回路ASWを、単にスイッチ回路と称することもある。
トランジスタSTRは、信号線SLRと接続されている。トランジスタSTGは、信号線SLGと接続されている。トランジスタSTBは、信号線SLBと接続されている。
図1に示す駆動素子DD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、及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、信号線駆動回路SLC、走査線駆動回路GLC、及び信号線スイッチ回路ASWを制御する。
信号線スイッチ回路ASWのトランジスタSTR、STG及びSTBは、それぞれ、駆動素子DDから選択線SSR、SSG、及びSSBを介して出力されるスイッチ切替信号により、オン及びオフが制御される。
駆動素子DDは、信号線駆動回路SLCが赤の映像信号、緑の映像信号、及び青の映像信号を1水平期間内に時分割で出力するように制御するのに合わせ、信号線スイッチ回路ASWのトランジスタSTR、トランジスタSTG、及びトランジスタSTBのオン及びオフを制御する。すなわち、信号線スイッチ回路ASWに含まれる各トランジスタST(STR、STG、STB)は、時分割で駆動される関係にある。より詳細には、トランジスタSTR、STG、及びSTBのうち、オン状態のトランジスタSTに接続された信号線SLには、引出配線WL1、WL2を介して、信号線駆動回路SLCからの映像信号が入力される。また、駆動素子DDは、各色の映像信号を出力している期間、映像信号が書き込まれる副画素SXのスイッチング素子PSWのオン状態を維持するように走査線駆動回路GLCを制御する。
なお、信号線スイッチ回路ASWは、単にRGBスイッチ、時分割スイッチ、アナログスイッチ、またはセレクタと呼称することもある。本実施形態では、赤、緑、及び青の副画素に接続された3本の信号線に信号線スイッチ回路が1つ設けられているが、2つの副画素に接続された2本の信号線に信号線スイッチ回路を設ける構成であってもよい。あるいは、2画素、つまり、6つの副画素に接続された6本の信号線に1つの信号線スイッチ回路を設けてもよい。この場合、信号線駆動回路は1水平期間に映像信号を6回出力することになる。各副画素への映像信号の書き込み状況や信号線駆動回路の処理能力によって時分割数は任意に設定することが可能である。
なお、上記水平期間を含む表示期間において、共通電極駆動回路CDからスイッチ回路MUXに、配線VDCLを介して、一定の直流電圧が供給される。スイッチ回路MUXは、当該一定の直流電圧を、共通配線CMLを介して、全ての共通電極CEに供給する。これにより、上述のように画素電極PE及び共通電極CEとの間に、液晶層LCを駆動する電界が発生する。
次に、図3を参照して、画素部における表示装置DSPの断面構造について説明する。
図示のように、表示装置DSPは、第1基板SUB1と、第1基板SUB1に隙間を置いて対向する第2基板SUB2と、これらの基板間に封入された液晶層LCと、を備えている。第1基板SUB1は、基材BA1、絶縁層UC、走査線GL、信号線SL、スイッチング素子PSW、絶縁層PLN1、絶縁層PLN2、共通電極CE、絶縁層PAS、画素電極PE1、配向膜AL1を備えている。スイッチング素子PSWは、半導体層SC、絶縁層GI、走査線GLと一体形成されているゲート電極GE、絶縁層ILI、信号線SLと一体形成されているソース電極SL及びドレイン電極DEを有しており、それぞれこの順に積層されている。
基材BA1は、ガラス基板や可撓性の樹脂基板などの光透過性を有する基板である。絶縁層UCは、基材BA1の上に位置している。遮光層LSは、基材BA1と絶縁層UCとの間に形成されている。遮光層LSは、半導体層SCを挟んで走査線GL(ゲート電極)に重畳している。絶縁層GIは、絶縁層UCの上に位置している。絶縁層ILIは、絶縁層GIの上に位置している。
絶縁層UC、GI、ILI、及びPASは、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物などの無機絶縁材料によって形成された無機絶縁層である。絶縁層UC、GI、及びILIは、当該無機絶縁材料を用いた単層構造を有していてもよいし、当該無機絶縁材料を複数積層した多層構造を有していてもよい。一方、絶縁層PLN1及びPLN2は、例えば、アクリル樹脂などの有機絶縁材料によって形成された有機絶縁層である。
半導体層SCは、絶縁層UC上に設けられている。半導体層SCは、例えば、多結晶シリコンによって形成されている。半導体層SCは、アモルファスシリコンや酸化物半導体によって形成されていてもよい。
走査線GLは、半導体層SC及び絶縁層GI上に設けられている。走査線GLは、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。一例では、走査線GLは、モリブデン-タングステン合金によって形成されている。本実施形態では、走査線GLと同層の配線層を第1配線層Wgと呼ぶ。また第1配線層Wgを、走査線層、ゲート層、またはGL層という場合もある。あるいは、第1配線層Wgを第1金属層と呼ぶこともある。
信号線SLは、絶縁層ILIの上に位置している。信号線SLは、絶縁層GI及びILIに設けられたコンタクトホールを介して、半導体層SCに接続されている。信号線SLは、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。一例では、信号線SLは、チタン(Ti)を含む第1層、アルミニウム(Al)を含む第2層、及び、チタン(Ti)を含む第3層がこの順に積層された積層体である。本実施形態では、信号線SLと同層の配線層を、第2配線層Wsと呼ぶ。また、第2配線層Wsを信号線層、Sig層、またはSL層ともいう場合もある。あるいは、第2配線層Wsを第2金属層と呼ぶこともある。
ドレイン電極DEは、絶縁層ILIの上に位置している。ドレイン電極DEは、絶縁層GI及びILIに設けられたコンタクトホールを介して、半導体層SCに接続されている。ドレイン電極DEは、第2配線層Wsで形成されている。
絶縁層PLN1は、信号線SL、ドレイン電極DE、絶縁層ILIを覆っている。引出電極TEは、絶縁層PLN1上に設けられており、絶縁層PLN1に設けられたコンタクトホールを介して、ドレイン電極DEに接続されている。
引出電極TEは、上記の金属材料や、上記の金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。一例では、引出電極TEは、チタン(Ti)を含む第1層、アルミニウム(Al)を含む第2層、及び、チタン(Ti)を含む第3層がこの順に積層された積層体、あるいは、モリブデン(Mo)を含む第1層、アルミニウム(Al)を含む第2層、及び、モリブデン(Mo)を含む第3層がこの順に積層された積層体である。引出電極TEは、共通配線CMLと同層の配線層で形成されている。本実施形態では、共通配線CMLと同層の配線層を、第3配線層Wtと呼ぶ。また、第3配線層Wtを第3金属層と呼ぶこともある。
絶縁層PLN1及び引出電極TEを覆って、絶縁層PLN2が設けられている。
絶縁層PLN2上には、共通電極CE及び中継電極REが設けられ、共通電極CEの開口部に中継電極REが位置し、共通電極CEと中継電極REは互いに離間している。
中継電極REは、絶縁層PLN2の上に位置している。中継電極REは、引出電極TEと重なる位置において、絶縁層PLN1に形成されたコンタクトホールを介して、引出電極TEに接している。中継電極REは共通電極CEと同じインジウム錫酸化物(ITO)やインジウム亜鉛酸化物(IZO)などの透明な導電材料によって形成された透明電極である。
絶縁層PASは、共通電極CE及び中継電極REを覆っている。
画素電極PEは、絶縁層PASの上に位置している。また画素電極PEは、配向膜AL1によって覆われている。すなわち画素電極PEは、絶縁層PASと配向膜AL1との間に設けられている。画素電極PEは、共通電極CEと同様、上述の透明な導電材料によって形成された透明電極である。
画素電極PEは絶縁層PASに形成されたコンタクトホールを介して、中継電極REに
接続され、絶縁層PASを挟んで共通電極CEに重なっている。
配向膜AL1は、絶縁層PASも覆っている。
第2基板SUB2は、基材BA2、遮光層BM、カラーフィルタCF、オーバーコート層OC、配向膜AL2を備えている。
基材BA2は、基材BA1と同様に、ガラス基板や樹脂基板などの光透過性を有する基板である。遮光層BM及びカラーフィルタCFは、基材BA2の第1基板SUB1と対向する側に位置している。
カラーフィルタCFは、赤色のカラーフィルタCFR、緑色のカラーフィルタCFG、青色のカラーフィルタCFBを有している。
オーバーコート層OCは、カラーフィルタCFを覆っている。オーバーコート層OCは、透明な樹脂によって形成されている。
配向膜AL2は、オーバーコート層OCを覆っている。配向膜AL1及び配向膜AL2は、例えば、水平配向性を呈する材料によって形成されている。
上述した第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、配向膜AL1及び配向膜AL2が対向するように配置されている。第1基板SUB1及び第2基板SUB2は、所定のセルギャップが形成された状態でシールによって接着されている。液晶層LCは、配向膜AL1と配向膜AL2との間に保持されている。液晶層LCは、ポジ型(誘電率異方性が正)の液晶材料、あるいは、ネガ型(誘電率異方性が負)の液晶材料によって構成されている。
偏光板PL1は、基材BA1に接着されている。偏光板PL2は、基材BA2に接着されている。なお、偏光板PL1及びPL2に加えて、位相差板、散乱層、反射防止層などを備えていてもよい。
表示装置DSPは、第1基板SUB1の下方に配置される、図示しない照明装置を備えている。
次に、信号線スイッチ回路ASWの構成について詳細に説明する。図4は、信号線スイッチ回路ASWのより詳細な平面図、図5は、図4の線A-Aに沿ったトランジスタ部分の断面図である。図4は、信号線スイッチ回路ASWの2段のトランジスタのうち、1段の例を示している。
図4に示すように、信号線スイッチ回路ASWは、選択線(第1配線)SSR、SSG、及びSSBとして、選択線SSR1、SSG1、SSB1、SSR2、SSG2、SSB2を有している。なお、選択線SSR1、SSG1、SSB1、SSR2、SSG2、SSB2を特に区別する必要がない場合は、単に選択線SSともいう。6本の選択線SSは、それぞれ第1方向Xに沿って延伸し、第2方向Yに間隔を置いて並んで配列される。一例では、選択線SSR1、SSG1、SSB1、SSR2、SSG2、SSB2の順で、第2方向Yに並んでいる。これらの選択線SSは、駆動素子DDに接続されている。図4において、選択線には斜線を付して示している。
信号線スイッチ回路ASWは、接続配線CNW1、CNW2を有している。接続配線CNW1、CNW2は、それぞれ第1方向Xに延伸し、選択線SSB2に対して第2方向Yに間隔を置いて配列されている。
図4に示す信号線スイッチ回路ASWは、トランジスタSTR、STG、及びSTBとして、トランジスタSTR11、STG11、STB11、STR12、STG12、STB12、STR21、STG21、STB21、STR22、STG22、及びSTB22を有している。上記トランジスタを個々に区別する必要がない場合は、トランジスタSTと称する。複数のトランジスタSTは、第1方向Xに互いに間隔を置いて第1方向Xに配列され、接続配線CNW1、SNW2、選択線SSB2に対して、第2方向Yに間隔を置いて位置している。
本実施形態において、2つのトランジスタが、共通の半導体層および共通のドレイン電極を用いて一体に形成されている。
一例では、トランジスタSTR11、STB11、トランジスタSTG21、STR21、トランジスタSTB21、STG11、トランジスタSTG12、STB22、トランジスタSTR22、STG22、トランジスタSTR12、STB12がそれぞれ一体に形成されている。
トランジスタSTR11、STB11は、一例では、矩形状の半導体層SCと、絶縁層を介して半導体層SCに重ねて設けられ一対のソース電極SE1、SE2と、一対のソース電極SE1、SE2の間に位置する共通のドレイン電極DEと、ドレイン電極DEと各ソース電極SE1、SE2との間に位置し絶縁層を介して半導体層SCに重ねて設けられた一対のゲート電極(第1ゲート電極、第2ゲート電極)GE1、GE2と、を有している。トランジスタSTR11、STB11は、所謂、デュアルゲート・トランジスタを構成している。ソース電極SE1、SE2、ドレイン電極DE、および一対のゲート電極GE1、GE2は、それぞれ第2方向Yに延伸し、第1方向Xに間隔を置いて配列されている。
各ソース電極SE1、SE2は、第2方向Yに間隔を置いて並ぶ複数のコンタクトホールCH1を介して半導体層SCに接続されている。ドレイン電極DEは、第2方向Yに間隔を置いて並ぶ複数のコンタクトホールCH2を介して半導体層SCに接続されている。
トランジスタSTR11、STB11は、更に、導電性を有しバックゲートして機能する2つの遮光層(第1遮光層、第2遮光層)LS1、LS2を有している。遮光層LS1、LS2は、それぞれ半導体層SCおよび絶縁層を介してゲート電極GE1、GE2と重畳するように設けられている。遮光層LS1、LS2は、それぞれゲート電極GEとほぼ等しい幅を有し、ゲート電極GEの一端から他端まで第2方向Yに延伸している。なお、図4において、遮光層LS1、LS2に斜線を付して示している。
ソース電極SE1は、信号線SLR11と一体に形成されている。信号線SLR11は、選択線SSBと反対の方向でソース電極SE1から第2方向Yに延伸し、図示しない2段目のトランジスタのソース電極に接続される。ソース電極SE2は、信号線SLB11と一体に形成されている。信号線SLB11は、選択線SSBと反対の方向でソース電極SE2から第2方向Yに延伸し、図示しない2段目のトランジスタのソース電極に接続される。図4において、信号線に斜線を付して示している。
ドレイン電極DEの選択線SSBの側の一端は、接続配線CNW1に接続されている。ドレイン電極DEの選択線SSBと反対側の他端は、選択線SSBと反対の方向で第2方向Yに延伸し、図示しない2段目のトランジスタのドレイン電極に接続される。
ゲート電極GE1の選択線SSBの側の一端は、当該ゲート電極と一体に形成されたゲート線(第2配線)GEL1に接続されている。ゲート線GEL1は、トランジスタSTR11から選択線SSBの方向で第2方向Yに延伸し、コンタクトホールCH3を介して選択線SSR1に接続されている。ゲート電極GE2の選択線SSBの側の一端は、当該ゲート電極と一体に形成されたゲート線(第2配線)GEL2に接続されている。ゲート線GEL2は、トランジスタSTB11から選択線SSBの方向で第2方向Yに延伸し、コンタクトホールCH3を介して選択線SSB1に接続されている。
ゲート電極GE1は、選択線SSBと反対側の他端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した延出部GEE1を一体に有している。同様に、遮光層LS1は、選択線SSBと反対側の端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した延出部LSE1を一体に有している。延出部LSE1は、絶縁層を介してゲート電極GE1の延出部GEE1に重畳している。延出部LSE1は、延出部GEE1よりも僅かに長く延伸している。後述するように、遮光層LS1の延出部LSE1は、接続配線SLC1を介してゲート電極GE1の延出部GEE1に電気的に接続されている。これにより、遮光層LS1は、ゲート電極GE1に電気的に接続され、バックゲートを構成している。
ゲート電極GE2は、選択線SSBと反対側の他端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した延出部GEE2を一体に有している。同様に、遮光層LS2は、選択線SSBと反対側の端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した延出部LSE2を一体に有している。延出部LSE2は、絶縁層を介してゲート電極GE2の延出部GEE2に重畳している。延出部LSE2は、延出部GEE2よりも僅かに長く延伸している。後述するように、遮光層LS2の延出部LSE2は、接続配線SLC2を介してゲート電極GE2の延出部GEE2に電気的に接続されている。これにより、遮光層LS2は、ゲート電極GE2に電気的に接続され、バックゲートを構成している。
図5は、図4の線A-Aに沿ったトランジスタ部分の断面図である。
図示のように、トランジスタSTR11、STB11は、図3に示した副画素SXのスイッチング素子PSWとほぼ同様の断面構造を有している。ただし、図5に示すトランジスタSTの遮光層LS1、LS2は、ゲート電極GE1、GE2と同様の形状、および幅を有している。これにより、遮光層LS1、LS2の各側縁は、ゲート電極GE1、GE2の各側縁と一致し、両者は、第3方向Zに重畳して位置している。
図5に示すように、基材BA1の表面上に遮光層LS1、LS2が形成され、更に、前記表面および遮光層LS1、LS2に重ねて絶縁層UCが形成されている。絶縁層UCに重ねて半導体層SCおよびゲート絶縁層GIが積層されている。ゲート絶縁層GIに重ねてゲート電極GE1、GE2が設けられている。ゲート電極GE1、GE2は、絶縁層UC、GI、および半導体層SCを挟んで、遮光層LS1、LS2に重畳している。前述したように、遮光層LS1、LS2の第1方向Xの幅は、ゲート電極GE1、GE2の第1方向Xの幅とほぼ一致し、各遮光層とゲート電極とは、整列した状態で重畳配置されている。
ゲート絶縁層GIおよびゲート電極GE1、DE2に重ねて絶縁層ILIが形成され、この絶縁層ILIに重ねてソース電極SE1、SE2およびドレイン電極DEが設けられている。ソース電極SE1は、コンタクトホールCH1を介して半導体層SCに接続されている。同様に、ソース電極SE2は、コンタクトホールCH1を介して半導体層SCに接続されている。ドレイン電極DEは、ソース電極SE1、SE2の間に位置し、コンタクトホールCH2を介して半導体層SCに接続されている。
絶縁層ILI、ソース電極SE1、SE2およびドレイン電極DEは絶縁層PLN1で覆われている。
ソース電極(信号線と称する場合がある)SE1、SE2、ゲート電極(ゲート線あるいは走査線と称する場合がある)GE1、GE2は、アルミニウム(Al)、チタン(Ti)、銀(Ag)、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、銅(Cu)、クロム(Cr)などの金属材料や、これらの金属材料を組み合わせた合金などによって形成され、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。
遮光層LS1、LS2は、遮光性を有する金属材料で形成されていればよい。より具体的には、ゲート線(走査線)と同様の材料で形成されていることが好適である。
図6は、ゲート電極GE1の延出部GEE1および遮光層LS1の延出部LSE1を拡大して示す平面図、図7は、図6の線B-Bに沿った延出部の断面図である。
図6および図7に示すように、遮光層LS1およびその延出部LSE1は、基材BA1上に形成され、第2方向Yに所定長さ延出している。遮光層LS1および延出部LSE1に重ねて絶縁層USおよびゲート絶縁層GIが順に積層されている。ゲート電極GE1およびその延出部DEE1は、ゲート絶縁層GIに重ねて設けられ、第2方向Yに所定長さ延出している。延出部LSE1の第1方向Xの幅は、延出部DEE1の第1方向Xの幅とほぼ一致しており、延出部LSE1および延出部DEE1は、絶縁層UC、GIを挟んでほぼ整列した状態で重畳している。ただし、遮光層LS1の延出部LSE1は、延出部GEE1よりも僅かに長く延出しているため、延出部LSE1の延出端部は、延出部GEE1に重畳していない。
ゲート電極GE1、延出部GEE1、およびゲート絶縁層GIに重ねて絶縁層ILIが積層されている。絶縁層ILIに重ねて接続配線SLC1が設けられ、延出部LSE1の延出端および延出部GEE1の延出端に重畳している。接続配線SLC1は、例えば、信号線SLと同層の金属層で形成されている。接続配線SLC1は、延出部LSE1および延出部GEE1の第1方向Xの幅とほぼ等しい幅に形成され、これらの延出部に整列して重畳している。接続配線SLC1の一端部は、コンタクトホールCH5を介して延出部GEE1に接続されている。接続配線SLC1の他端部は、コンタクトホールCH6を介して延出部LSE1の延出端部に接続されている。これにより、遮光層LSの延出部LSE1は、接続配線SLC1を介して、ゲート電極GEの延出部GEE1に電気的に接続されている。絶縁層ILIおよび接続配線SLC1は絶縁層PLN1で覆われている。
なお、トランジスタSTR11、STB11の他方の延出部LSE2、延出部GEE2も上述した延出部LSE1、GEE1と同様に構成され、接続配線LSE2により互いに電気的に接続されている。
上記のようにトランジスタSTのゲート電極GEの延出部GEEおよび遮光層LSの延出部LSEを複数の選択線SSBと反対の方向に延伸させ、延出端同士を接続配線で電気的に接続したコンタクト部(接続配線SLC)とすることにより、これらの延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の選択線SSBが存在していない空いた領域に配置することができる。これにより、ゲート電極と遮光層とを繋ぐコンタクト部が複数の選択線あるいは他の配線に重ねて配置されることがなく、コンタクト部に起因する配線の断線等を防止することができる。同時に、延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の選択線SSBや引出し線の設けられていない領域に配置することで、意図しない容量の低減にも貢献するができる。
ゲート電極GE、延出部GEEと重畳する遮光層LS、延出部LSEとを同形状に形成することにより、ゲート電極GEに生じる容量と遮光層LSに生じる容量とを同じ容量にすることができる。これにより、トランジスタの特性を向上させることが可能となる。
図4に示すように、他のトランジスタSTG21、STR21、トランジスタSTB21、STG11、トランジスタSTG12、STB22、トランジスタSTR22、STG22、トランジスタSTR12、STB12は、それぞれ前述したトランジスタSTR11、STB11と同様に構成されている。トランジスタSTR11、STB11と同一構成部分には、同一の参照符号を付して示している。これらのトランジスタSTは、第1方向に所定の間隔を置いて並んで配置されている。
トランジスタSTG21、STR21のソース電極SE1、SE2から延出する信号線SLG21、SLR21は、それぞれ第2方向Yに延伸し、2段目の対応するトランジスタのソース電極に接続される。トランジスタSTG21、STR21のドレイン電極DEは、接続配線CNW1に接続されている。トランジスタSTG21のゲート電極GE1は、ゲート線GEL1を介して選択線SSG2に接続されている。トランジスタSTR21のゲート電極GE2は、ゲート線GEL2を介して選択線SSR2に接続されている。
トランジスタSTB21、STG11のソース電極SE1、SE2から延出する信号線SLB21、SLG11は、それぞれ第2方向Yに延伸し、2段目の対応するトランジスタのソース電極に接続される。トランジスタSTB21、STG11のドレイン電極DEは、接続配線CNW1に接続されている。トランジスタSTB21のゲート電極GE1は、ゲート線GEL1を介して選択線SSB2に接続されている。トランジスタSTG11のゲート電極GE2は、ゲート線GEL3を介して選択線SSG1に接続されている。
接続配線CNW1は、コンタクトホールCH4を介して引出し配線WL1に接続され、この引出し配線WL1を介して信号線駆動回路SLCに接続される。
トランジスタSTG12、STB22のソース電極SE1、SE2から延出する信号線SLG12、SLB22は、それぞれ第2方向Yに延伸し、2段目の対応するトランジスタのソース電極に接続される。トランジスタSTG12、STB22のドレイン電極DEは、接続配線CNW2に接続されている。トランジスタSTG12のゲート電極GE1は、共通のゲート線GEL3を介して選択線SSG1に接続されている。トランジスタSTB22のゲート電極GE2は、ゲート線GEL2を介して選択線SSB2に接続されている。
トランジスタSTR22、STG22のソース電極SE1、SE2から延出する信号線SLR22、SLG22は、それぞれ第2方向Yに延伸し、2段目の対応するトランジスタのソース電極に接続される。トランジスタSTR22、STG22のドレイン電極DEは、接続配線CNW2に接続されている。トランジスタSTR22のゲート電極GE1は、ゲート線GEL1を介して選択線SSR2に接続されている。トランジスタSTB22のゲート電極GE2は、ゲート線GEL2を介して選択線SSG2に接続されている。
トランジスタSTR12、STB12のソース電極SE1、SE2から延出する信号線SLR12、SLB12は、それぞれ第2方向Yに延伸し、2段目の対応するトランジスタのソース電極に接続される。トランジスタSTR12、STB12のドレイン電極DEは、接続配線CNW2に接続されている。トランジスタSTR12のゲート電極GE1は、ゲート線GEL1を介して選択線SSR1に接続されている。トランジスタSTB12のゲート電極GE2は、ゲート線GEL2を介して選択線SSB1に接続されている。
接続配線CNW2は、コンタクトホールCH4を介して引出し配線WL2に接続され、この引出し配線WL2を介して信号線駆動回路SLCに接続される。
他のトランジスタSTG21、STR21、トランジスタSTB21、STG11、トランジスタSTG12、STB22、トランジスタSTR22、STG22、トランジスタSTR12、STB12のいずれにおいても、ゲート電極GEの延出部GEE1、GEE2および遮光層LSの延出部LSE1、LSE2は、選択線SSBと反対の方向で第2方向Yに延出し、延出端同士が接続配線により電気的に接続されている。
以上のように構成された第1実施形態によれば、トランジスタSTのゲート電極GEの延出部GEEおよび遮光層LSの延出部LSEを複数の選択線SSBと反対の方向に延伸させ、延出端同士を接続配線で電気的に接続したコンタクト部とすることにより、これらの延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の選択線SSBが存在していない空いた領域に配置することができる。これにより、ゲート電極と遮光層とを繋ぐコンタクト部が複数の選択線あるいは他の配線に重ねて配置されることがなく、コンタクト部に起因する配線の断線等を防止することができる。同時に、延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の選択線SSBや引出し線の設けられていない領域に配置することで、意図しない容量の低減にも貢献するができる。
以上のことから、第1実施形態によれば、配線の断線を抑制し、信頼性の向上した表示装置が得られる。
次に、他の実施形態に係る表示装置の信号線スイッチ回路について説明する。以下に述べる他の実施形態において、前述した第1実施形態と同一の構成部分には、第1実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略または簡略化する場合がある。
(第2実施形態)
図8は、第2実施形態に係る表示装置における信号線スイッチ回路の一部を示す平面図である。
図示のように、第2実施形態によれば、信号線スイッチ回路ASWにおいて、トランジスタSTの2つのゲート電極GE1、GE2のうち、いずれか一方、例えば、ゲート電極GE2の延出部GEE2は、ゲート電極GE2の端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した後、更に、第1方向Xおよび第2方向Yに延伸し、隣合う2つのトランジスタSTの間の空き領域まで延伸している。同様に、遮光層LSの延出部LSE2は、選択線SSBと反対側の端から選択線SSBとは反対の方向で第2方向Yに所定長さ延伸した後、更に、第1方向Xおよび第2方向Yに延伸し、隣合う2つのトランジスタSTの間の空き領域まで延伸している。延出部LSE2は、延出端部を除いて、ゲート電極DE2の延出部GEE2と整列し、絶縁層を挟んで延出部GEE2に重畳している。
延出部LSE2の延出端と、延出部GEE2の延出端とは接続配線SLC2を介して電気的に接続されている。接続配線SLC2を含むコンタクト部は、隣合う2つのトランジスタSTの間の空き領域に位置している。
第2実施形態において、信号線スイッチ回路ASWの他の構成は、前述した第1実施形態における信号線スイッチ回路ASWと共通である。
上記構成の第2実施形態によれば、延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の配線が存在していないトランジスタ間の空いた領域に配置することにより、コンタクト部に起因する配線の断線等を防止することができる。同時に、延出部GEE、LSEおよびコンタクト部を複数本の選択線SSBや引出し線の設けられていない領域に配置することで、意図しない容量の低減にも貢献するができる。また、トランジスタの第2方向Y、上方のスペースが空くことになり、空いたスペースを別用途に利用することができる。
以上のことから、第2実施形態においても、配線の断線を抑制し、信頼性の向上した表示装置が得られる。
(第3実施形態)
図9は、第3実施形態に係る表示装置における信号線スイッチ回路の一部を示す平面図、図10は、図9の線C-Cに沿ったコンタクト部の断面図である。
図10に示すように、信号線スイッチ回路ASWにおいて、間隔を置いて隣合う2つのトランジスタ、例えば、トランジスタSTB21、STG11とトランジスタSTG12、STB22とにおいて、ゲート電極GE2の一端およびゲート電極GE1の一端は、共通のゲート線GEL3を介して選択線に接続されている。第3実施形態によれば、このようなトランジスタSTG11、STG12において、トランジスタSTG11のゲート電極DE2は、選択線SSBと反対側の端から第2方向Yに延伸する延出部を持たず、代わりに、ゲート電極DE2の選択線SSBの側の端から延伸しているゲート線GDL3を延出部としている。同様に、トランジスタSTG12のゲート電極GE1は、選択線SSBと反対側の端から第2方向Yに延伸する延出部を持たず、代わりに、ゲート電極GE1の選択線SSBの側の端から延伸しているゲート線GEL3を延出部としている。
トランジスタSTG11の遮光層LS2は、選択線SSBの側の端からゲート線GEL3に沿って第2方向Yおよび第1方向Xに延伸した延出部LSE2を有している。延出部LSE2はゲート線GEL3からトランジスタSTG12とトランジスタSTG12との間の空き領域に向かって第2方向Yに延伸した延出端部を有している。
トランジスタSTG12の遮光層LS1は、選択線SSBの側の端からゲート線GEL3に沿って第2方向Yおよび第1方向Xに延伸した延出部LSE1を有している。延出部LSE1は、延出部LSE2に繋がっている、すなわち、延出部LSE2と一体に形成されている。
延出部LSE1、LSE2は、絶縁層を挟んでゲート線GEL3に重畳して配置され、延出端部のみがゲート線GEL3から外れてトランジスタ間の領域に延伸している。
図10に示すように、遮光層LSおよびその延出部LSE1、LSE2に重ねて絶縁層USおよびゲート絶縁層GIが順に積層されている。ゲート電極およびゲート線GDL3は、ゲート絶縁層GIに重ねて設けられている。延出部LSE1、LSE2の延出端部は、ゲート線GEL3よりも第2方向Yに延出しているため、ゲート線DEL2していない。
ゲート線GEL3およびゲート絶縁層GIに重ねて絶縁層ILIが積層されている。絶縁層ILIに重ねて接続配線SLC3が設けられ、延出部LSE1、LSE2の延出端部およびゲート線GEL3に重畳している。接続配線SLC3は、例えば、信号線SLと同層の金属層で形成されている。接続配線SLC3は、遮光層の延出端部の第1方向Xの幅とほぼ等しい幅に形成され、延出端部に整列して重畳している。接続配線SLC3の第2方向Yの一端部は、コンタクトホールCH5を介してゲート線GEL3に接続されている。接続配線SLC3の他端部は、コンタクトホールCH6を介して遮光層の延出端部LSE1、LSE2に接続されている。これにより、遮光層LS1、LS2の延出部LSE1、LSE2は、接続配線SLC3およびゲート線GEL3を介して、ゲート電極GE1、GE2の延出部GEE1に電気的に接続されている。絶縁層ILIおよび接続配線SLC1は絶縁層PLN1で覆われている。
第3実施形態において、信号線スイッチ回路ASWの他の構成は、前述した第1実施形態における信号線スイッチ回路ASWと共通である。
上記構成の第3実施形態においても、ゲート電極GEと遮光層LSとを接続しているコンタクト部を複数本の配線が存在していないトランジスタ間の空いた領域に配置することにより、コンタクト部に起因する配線の断線等を防止することができる。また、トランジスタの第2方向Y、上方のスペースが空くことになり、空いたスペースを別用途に利用することができる。
以上のことから、第3実施形態においても、配線の断線を抑制し、信頼性の向上した表示装置が得られる。
本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明の実施形態として上述した各構成を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
例えば、信号線スイッチ回路の各トランジスタは、デュアルゲート型のトランジスタに限らず、単一のトランジスタ、あるいは、トランスミッションゲート等を用いてもよい。トランジスタの個数、配線の本数は、設計の応じて種々変更可能である。
実施形態では、表示装置DSPの例として、液晶表示装置について説明したが、これに限定されることなく、本実施形態は、電気泳動表示装置、有機EL(Electro-Luminescence))表示装置、プラズマディスプレイ表示装置、Micro-Electro Mechanical System(MEMS)表示装置等にも適用可能である。
ASW…信号線スイッチ回路、CNW…接続配線、CNW1…接続配線、
CNW2…接続配線、STR、SRG、STG…トランジスタ、
GE、GE1、GE2…ゲート電極、GEE…延出部、SE1、SE2…ソース電極、
LS、LS1、LS2…遮光層、LSE…延出部、SL…信号線、SLC…接続配線
SSR、SSB、SSG…選択線、GEL1、GEL2、GEL3…ゲート線、
WL1,WL2…引出し線

Claims (5)

  1. 複数の信号線と、
    前記複数の信号線に接続された信号線スイッチ回路と、を備え、
    前記信号線スイッチ回路は、
    それぞれ第1方向に延び前記第1方向と交差する第2方向に間隔を置いて設けられた複数の第1配線と、それぞれゲート電極と前記ゲート電極に重畳して設けられた遮光層とを有し、前記第1配線から前記第2方向に離間し、前記第1方向に並んで配置された複数のトランジスタと、前記トランジスタと前記第1配線とを接続する複数の第2配線と、を含み、
    前記トランジスタの前記遮光層は、前記遮光層から前記第1配線が存在しない領域に延出した延出部を有し、前記延出部の位置で前記ゲート電極に電気的に接続されている、
    表示装置。
  2. 前記遮光層の前記延出部は、前記遮光層から前記第1配線と反対の方向で前記第2方向に延出し、
    前記ゲート電極は、前記ゲート電極から前記第1配線と反対の方向で前記第2方向に延出し、前記遮光層の前記延出部に重畳する延出部を有し、
    前記遮光層の前記延出部は、前記ゲート電極の前記延出部に電気的に接続されている請求項1に記載の表示装置。
  3. 前記遮光層の前記延出部および前記ゲート電極の前記延出部は、前記第1方向に隣り合う2つの前記トランジスタの間の領域まで延出して形成され、前記トランジスタの間の領域で互いに電気的に接続されている請求項2に記載の表示装置。
  4. 前記複数の第2配線は、前記複数のトランジスタと前記第1配線との間に設けられ前記第1方向に隣り合う2つの前記トランジスタのゲート電極同士を接続する接続配線を含み、
    前記遮光層の前記延出部は、前記接続配線と重畳するように前記遮光層から前記接続配線に沿って延出し、更に、前記接続配線と重畳した位置から前記2つのトランジスタの間の領域に延出した延出端部を有し、前記延出端部の位置で前記接続配線に電気的に接続されている請求項1に記載の表示装置。
  5. 前記トランジスタは、半導体層と、絶縁層を挟んで前記半導体層に対向する一対のソース電極と、前記一対のソース電極の間に位置し前記絶縁層を挟んで前記半導体層に対向するドレイン電極と、一方の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置し前記絶縁層を挟んで前記半導体層に対向する第1ゲート電極と、他方の前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置し前記絶縁層を挟んで前記半導体層に対向する第2ゲート電極と、を備え、前記遮光層は、前記半導体層および前記絶縁層を挟んで前記第1ゲート電極に重畳する第1遮光層と、前記半導体層および前記絶縁層を挟んで前記第2ゲート電極に重畳する第2遮光層と、を含んでいる請求項1に記載の表示装置。
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