TWI351568B - Display device - Google Patents

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TWI351568B
TWI351568B TW095147847A TW95147847A TWI351568B TW I351568 B TWI351568 B TW I351568B TW 095147847 A TW095147847 A TW 095147847A TW 95147847 A TW95147847 A TW 95147847A TW I351568 B TWI351568 B TW I351568B
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semiconductor layer
display device
light shielding
line
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Inventor
Yasuo Segawa
Tomohide Onogi
Original Assignee
Sony Corp
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Description

1351568 ιοα-&τ-^......... 手月曰射史)正替換買 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種具備薄膜電晶體之顯示裝置。 * ' 【先前技術】 以往之液晶顯示裝置（以下，稱爲LCD)，係如第14圖 所示，具備配置成η列m行矩陣之複數個像素，而各像素係 包含像素選擇用薄膜電晶體1〇(以下，稱爲TFT 110)、液 晶LC及保持電容Csc。第14圖爲了圖示簡單起見，只顯示2 列2行之像素（pixel)。[「列」爲1*〇\^，「行」爲column] 在TFT 1 10之閘極，連接有向列方向延伸之閘極線120 ，且在其汲極線，連接有向行方向延伸之汲極線121。在 各列之閘極線120從垂直驅動電路（V驅動電路）1 30依序供 給有閘極掃描信號，且依此而選擇TFT 110。在汲極線121 上按照來自水平驅動電路（H驅動電路）140之水平掃描信號 ，而供給有視頻信號，且通過TFT 110而施加在液晶LC上 J 。藉此使液晶分子之排列狀態產生變化就可進行顯示。保 . 持電容Csc係用於保持通過TFT 1 10而供給之視頻信號。 再且，TFT 110、閘極線120、汲極線121、垂直驅動 電路（V驅動電路）130、水平驅動電路（H驅動電路）140係形 成於TFT基板上’且在該TFT基板與相對基板之間封入液 晶LC。 然後，從TFT基板側對LCD入射背光源之光》 (專利文獻1)日本專利特開2004-165241號公報 1351568 15Γδ7-Γ» i年月曰修(更)正替換頁;
L___I 【發明內容】 (發明所欲解決之問題） 近年來，隨著LCD之高畫質化、高演色化，所使用之 背光源的亮度一直在上升。在直視型之LCD方面由於其一 般係從TFT基板側入射背光源之光，而使受背光源之光照 射的TFT 110之洩漏電流增加，所以保持於保持電容Csc內 之電荷會洩漏，招來對比之惡化、閃爍、串音之發生等， 且有顯示畫質惡化的問題。又，在如液晶投影機、車用頭 燈顯示器入射光強度極高之情況，或有需要估計來自液晶 面板之雙面的光入射之情況，則由於不僅入射光，就連 TFT基板（玻璃基板）之表面的反射光亦會入射至TFT 1 1〇， 所以TFT 110之洩漏電流會增加，且同樣有顯示畫質惡化 的問題。 (解決問題之手段） 因此，本案申請專利範圍第1項之液晶顯示裝置，其 特徵係在第1基板上具備像素，而上述像素具備：半導體 層，彎曲成U字形；閘極線，經由閘極絕緣膜而與上述半 導體層在第1及第2交叉部交叉；汲極線，經由第1接觸孔 連接在上述半導體層之汲極區域，而覆蓋從上述第1交叉 部延伸之半導體層之上方而形成；源極電極，經由第2接 觸孔而連接在上述半導體層之源極區域，而覆蓋從上述第 2交叉部延伸之半導體層之上方而形成；遮光層，經由緩 -6 - 1351568 8ΓΤ0~ · ---- 午月日修(更;止替換頁 衝膜形成在上述第1及第2交叉部之半導體層之下方，而遮 住入射至上述半導體層之光；電容線，經由上述閘極絕緣 膜形成在上述半導體層上；及像素電極，連接在上述源極 電極。 本案申請專利範圍第2項之液晶顯示裝置，其特徵係 在第1基板上具備像素，而上述像素具備：半導體層；閘 極線，經由閘極絕緣膜而與上述半導體層在第1及第2交叉 部交叉；汲極線，經由第1接觸孔連接在上述半導體層之 汲極區域，而覆蓋從上述第1及第2交叉部延伸之半導體層 之上方而形成；源極電極，經由第2接觸孔而連接在上述 半導體層之源極區域；遮光層，經由緩衝膜而形成在上述 第I及第2交叉部之半導體層之下方，而遮住入射至上述半 導體層之光；電容線，經由上述閘極絕緣膜而形成在上述 半導體層上；及像素電極’連接在上述源極電極。 本案申請專利範圍第3項之液晶顯示裝置，其特徵係 在第1基板上具備像素，而上述像素具備：半導體層；閘 極線，經由閘極絕緣膜而與上述半導體層在一個交叉部交 叉；汲極線，經由第1接觸孔而連接在上述半導體層之汲 極區域’而覆蓋從上述交叉部延伸之半導體層之上方而形 成；源極電極，經由第2接觸孔而連接在上述半導體層之 源極區域；遮光層，經由緩衝膜形成在上述交叉部之半導 體層之下方，而遮住入射至上述半導體層之光；電容線， 經由上述閘極絕緣膜形成在上述半導體層上；及像素電極 ，連接在上述源極電極。 1351568 100. 8. 19--------------s 年月日降(更}正替換頁i (發明效果） 依據本發明之液晶顯示裝置，則由於其以汲極線或源 極電極覆蓋從半導體層與閘極線之交叉部開始延伸之半導 體層之上方，且在交叉部之半導體層之下方，設置用以遮 住入射至半導體層之光的遮光層，所以可抑制來自液晶顯 示裝置之上方及下方的入射光、或該等之反射光入射至成 爲洩漏電流之發生源的半導體層部分。藉此，可減低包含 半導體層、閘極絕緣膜、閘極線等的像素之TFT之洩漏電 流，且可提高液晶顯示裝置之顯示畫質。 【實施方式】 (第1實施形態） 茲一面參照圖式而一面就本發明之第1實施形態的液 晶顯示裝置加以說明。該液晶顯示裝置，係與第14圖所示 者相同，具備配置成η列m行矩陣之複數個像素。然後，藉 由以汲極線及源極電極遮住各像素之TFT之上方的光，同 時自下方設置遮光層以遮光，而抑止來自液晶顯示裝置之 上方及下方的入射光、或該等之反射光入射至成爲洩漏電 流之發生源的TFT之半導體層的空乏層內。 第1圖係該液晶顯示裝置之一像素的平面圖；第2圖係 沿著第1圖之A-A線的剖面圖。TFT 50(對應第14圖之TFT 110)之半導體層1〇(例如，由多晶矽層所構成），係在第1基 板100(例如，玻璃基板）上，具有彎曲成U字形之圖案而形 1351568 m-b；· ---i 年月曰修(更)正替換買！ M R ( -9_ 成，且與沿著列方向而直線延伸之閘極線20在2個部位交 叉。半導體層10係在以CVD(化學氣相沉積）法沉積於第1基 板100上的非晶矽層上施予雷射退火，並使之結晶化而成 爲多晶矽層，之後藉由使該多晶矽層圖案化（patterning)而 形成。 在該等2個交叉部之半導體層10內，形成有2個通道區 域10c、10c。通道區域l〇c、l〇c雖然通常係以本徵半導體 層所形成（intrinsit semiconductor layer)，但是亦可利用臨 限値控制（threshold control)而成爲p型半導體層。 在閘極線20與通道區域10c、10c之間形成有閘極絕緣 膜1 1。亦即，TFT 50，係具有串聯連接將閘極成爲共同之 2個TFT的構造。以下將該種TFT構造稱爲雙閘極（double gate)構造。 在從1個交叉部延伸之半導體層10內，形成有由形成 於接近閘極線20之側的ιΓ型區域（低濃度區域）、及與之鄰 接而形成之η +區域（高濃度區域）所構成的汲極區域10d，同 樣地，在汲極區域1 〇d之相反側，從另一個交叉部延伸出 一半導體層10，而在該半導體層10內，形成有由形成於接 近閘極線20之側的n_區域、及與之鄰接而形成之n+區域所 構成的源極區域l〇s。在2個通道區域10c、l〇c之間亦形成 有η·區域/n +區域/η·區域。 並且在上述2個交叉部之半導體層10的下方，形成有 由鉻或鉬所構成之遮光層12，而在遮光層12與半導體層10 之間形成有由Si〇2等所構成之緩衝膜13。緩衝膜13之膜厚 -9- I351568q 100. 8. . ... __________ 牛月ϋ It(更)正替換頁j ，較佳爲300nm以上。其理由在於，當緩衝膜13之膜厚變 薄時，在上述雷射退火時所產生之熱會通過緩衝膜13而逃 至遮光層12，藉此所期望之熱量就無法供給至非晶矽層’ 結果，多晶矽層之結晶粒徑會變小，且因載子遷移率之降 低，而使電流驅動能力降低所致。緩衝膜13之膜厚，若爲 3 OOnm以上，則所期望之熱量可供給至非晶矽層，而多晶 矽層之結晶粒徑可確保較大。 再且，遮光層12係用以覆蓋通道區域l〇c及η-區域之 整體，更且，較佳爲從η-區域之端緣覆蓋η +區域2 μιη以上 ，更佳爲覆蓋3.5 μηι以上所形成。TFT 50之洩漏電流，係 因藉由η-區域與通道區域10c之接面部分逆偏壓而空乏化 ，當光入射至依此而產生之空乏層時，藉由產生電洞、而 發生電子對，故而藉由以遮光層12覆蓋通道區域l〇c與n-區域之整體，即可抑止該種洩漏電流之發生。藉由遮光層 12從ιΓ區域之端緣覆蓋n +區域2 μιη以上，即可在第2圖之紙 面上看到，遮住從斜下方入射至上述空乏層之光。亦即， 第 2 圖中，LI、L2>2 μιη。 再者，遮光層12，較佳爲從半導體層10之端緣擴張2 μιη以上，更佳爲擴張3.5 μιη以上，且朝TFT 50之通道寬度 的外側擴張。亦即，第1圖中，L3、L4 >2 μιη»藉此，就可 遮住從TFT 50之通道寬度方向（第1圖之紙面的左右方向） 的下方入射至上述空乏層之光。 如第1及2圖所示，在與TFT 50鄰接之區域上形成有保 持電容Csc»該保持電容Csc係由與源極區域10c相連接之 -10- 1351568 jn 8.19 _______ _______________ 年月日射更)正替換買 下部電極層14、閘極絕緣膜11、及經由該閘極絕緣膜11而 形成於其上方的保持電容線15所形成。另有層間絕緣膜16 覆蓋閘極線20及保持電容線15而形成。另外’在保持電容 Csc之下部電極層14的下層經由緩衝膜13’以與遮光層12 之形成相同的步驟’利用與遮光層12相同之材料形成配線 層，且在該配線層施加與保持電容線15相同之信號’藉此 可增加保持電容Csc之値。 在汲極區域l〇d之n +區域上開出第1接觸孔C1，且通過 該第1接觸孔C1，而使由鋁或鋁合金所構成之汲極線I7連 接在汲極區域l〇d上。該汲極線17係向矩陣之行方向’延 伸成直線狀，且以覆蓋從閘極線20與半導體層10之交叉部 朝上下方向延伸之半導體層10之部分的方式而形成。又， 在源極區域10S之n +區域上開出第2接觸孔C2，且通過該第 2接觸孔C2，而使由鋁或鋁合金所構成之源極電極18連接 在源極區域1 Os。 該汲極線1 7係以從第1接觸孔C 1延伸於層間絕緣膜1 6 上方，並覆蓋TFT 50之汲極區域10d，進而橫越通過閘極 線20上方，從相反側之n_區域之端緣覆蓋n +區域2 μιη以上 爲佳。亦即，第2圖中，L5 >2 μιη。藉此，即可抑止從上方 入射至ιΓ區域之空乏層的光。其所以要以汲極線17從ιΓ區 域之端緣覆蓋η +區域2 μιη以上，係爲了要抑止從斜上方入 射之光。從同樣的理由來看，源極電極18，係以從第2接 觸孔C2延伸於層間絕緣膜16上方，並覆蓋TFT 50之源極區 域10s，進而橫切通過閘極線20上方，從相反側之ιΓ區域之 -11 - 1351568 100. 8. 1〇 ·…… 牛月til爹(更) 端緣覆蓋n +區域2 μιη以上爲佳。第2圖中，L6>2 μπι。 再且，汲極線17及源極電極18，較佳爲從半導體層1〇 之端緣擴張2 μιη以上，且朝TFT 50之通道寬度的外側擴張 。亦S卩，第1圖中，L7、L8>2 #m。藉此，就可遮住從 TFT 50之通道寬度方向（第1圖之紙面的左右方向）的下方 入射至空乏層之光。 遮光層12係以形成於除了第1及第2接觸孔Cl、C2之下 方以外的區域爲佳。此係因在遮光層12，形成於第1及第2 接觸孔Cl、C2之下方的情況，依接觸孔形成時之過蝕刻， 第1及第2接觸孔Cl、C2會穿通半導體層10及緩衝膜13，而 恐有使汲極線17及源極電極18與遮光層12短路之虞所致。 另有例如由氮化矽膜所構成之鈍化膜（保護膜）1 9、及 由感光性有機材料所構成之平坦化膜21覆蓋汲極線17及源 極電極18而形成。在源極電極18上之鈍化膜19及平坦化膜 21上開設有第3接觸孔C3，且通過該第3接觸孔C3，而使由 ITO(氧化銦錫）等所構成之像素電極22連接在源極電極18 。然後，TFT 5 0與形成有保持電容Csc之第1基板100相對 並在相對面上配置有一形成有由ITO等所構成之相對電極 210的第2基板200。然後，在第1基板100與第2基板200之 間封入液晶250。另外，雖然形成有分別覆蓋像素電極22 、相對電極210之配向膜，但是圖中省略而未顯示。 其次，就汲極線17、源極電極18、遮光層12之圖案的 相互關係加以說明。如第1圖所示，在半導體層1 0與閘極 線12之2個交叉部，汲極線17之端緣與遮光層12之端緣係 -12- 1351568 Μ ·8τ*+0-- 年月日修(更)正替換頁 爲一致（第1圖中之Ρ1所示的部位），而源極電極18之端於 與遮光層12之端緣係爲一致（第1圖中之Ρ2所示的部位）。 從第1基板1〇〇側朝LCD入射之光較強時（例如，有較強之背 光源之光入射的情況），就如第3圖（a)所示，以遮光層12之 端部比源極電極18及汲極線17之端緣更朝外側擴張爲佳。 此係爲了要防止從第1基板1〇〇側朝LCD入射之光依源極電 極18及汲極線17而反射並入射至半導體層10。 反之，從第2基板200側朝LCD入射之光較強時，就如 第3圖（b)所示，以源極電極18及汲極線17之端緣比遮光層 12之端部更朝外側擴張爲佳。此係爲了要防止從第2基板 200側朝LCD入射之光依遮光層I2等而反射並入射至半導 體層10。 遮光層12並非爲浮動狀態，其較佳爲以設定在指定之 電位而防止TFT 50之特性變動（例如，臨限電壓之變動）。 作爲指定之電位係以使用閘極線20之電位、保持電容線1 5 之電位較爲適當。因此，遮光層12與閘極線2 0雖有需要以 接觸方式來連接，但是該種的接觸係以配置在除了像素之 形成區域以外的第1基板1〇〇上爲佳。此係爲了要防止像素 之開口率的降低。從同樣的理由來看，即使在經由接觸而 連接遮光層12與保持電容線15時，該種接觸亦以配置在除 了像素之形成區域以外的第1基板1〇〇上爲佳。 (第2實施形態） 接著一面參照圖式而一面就本發明第2實施形態之液 -13- 1351568 姐-8- 1“、 年月日修(更)正替換負 晶顯示裝置加以說明》該液晶顯示裝置，係與第1 4圖所示 者相同，具備被配置成η列m行矩陣之複數個像素，且各像 素之TFT具有雙閘極構造。與第1實施形態不同之處，在於 TFT之主動層並非爲U字形而是以L字形之圖案所形成之處 、及只以汲極線遮住TFT之上方的光之處。其他特徵則完 全與第1實施形態相同。 第4圖係該液晶顯示裝置之像素的平面圖；第5圖係沿 著第4圖之B-B線的剖面圖。TFT 50A(對應第14圖之TFT 110)之半導體層10A(例如，由多晶矽層所構成），係在第1 基板1〇〇(例如，玻璃基板）上，具有L字形之圖案所形成。 在列方向延伸成直線之閘極線20 A係在中途分歧，且與半 導體層10A之直線部分在2個部位經由閘極絕緣膜1 1而交叉 〇 在該等2個交叉部之半導體層10內，形成有2個通道區 域10Ac、10Ac。在閘極線20與通道區域10Ac、10Ac之間 形成有閘極絕緣膜1 1。亦即，TFT 50A，其圖案形狀雖與 第1實施形態之TFT 50不同，但是同樣具有雙閘極構造。 在從1個交叉部延伸之半導體層10A內，形成有由形成 於接近閘極線20A之側的ιΓ型區域（低濃度區域）、及與之鄰 接而形成之η +區域（高濃度區域）所構成的汲極區域10 Ad， 同樣地，在汲極區域l〇Ad之相反側，從另一個交叉部延伸 出一半導體層1〇，而在該半導體層10A內，形成有由形成 於接近閘極線20A之側的ιΓ區域、及與之鄰接而形成之η + 區域所構成的源極區域l〇As。 -14 - 1351568 -，·去如9--— 年月日修(更j正替換^ 又，在上述2個交叉部之半導體層10A的下方，形成有 由鉻或鉬所構成之遮光層12A，而在遮光層12A與半導體 層10A之間形成有由Si02或SiNx所構成之緩衝膜13。遮光 層12A，係用以覆蓋通道區域lOAc及ιΓ區域之整體，更且 ，較佳爲從ιΓ區域之端緣覆蓋η +區域2 μπι以上，更佳爲覆 蓋3.5 μιη以上所形成。藉由遮光層12Α從ιΓ區域之端緣覆 蓋η+區域2 μπι以上，即可在第5圖之紙面上看到，遮住從 斜下方入射至上述空乏層之光。又，遮光層12Α，較佳爲 從半導體層1QA之端緣擴張2 μιη以上，更佳爲擴張3.5 μιη 以上，且朝TFT 50 Α之通道寬度的外側擴張。 如第4及5圖所示，在與TFT 50A鄰接之區域上形成有 保持電容Csc。該保持電容Csc係形成有與源極區域lOAc相 連接之下部電極層14A、及經由閘極絕緣膜11而形成於其 上方的保持電容線15A。又，覆蓋閘極線2 0A及保持電容 線15A，而形成有層間絕緣膜16。 在汲極區域l〇Ad之n+區域上開設有第1接觸孔C1A， 且通過該第1接觸孔C1A，而使由鋁或鋁合金所構成之汲極 線17A連接在汲極區域l〇Ad。 該汲極線1 7A，係在矩陣之行方向上延伸成直線狀， 且以覆蓋從閘極線2 0A與半導體層10A之方式而形成。又 ’在源極區域l〇As之n +區域上開設有第2接觸孔C2A，且通 過該第2接觸孔C2 A，而使由鋁或鋁合金所構成之源極電極 18A連接在源極區域l〇As。又，通過第3接觸孔C3A，而使 由ITO等所構成之像素電極22連接在源極電極18A。有關其 -15- 1351568 ιοα 8. ι〇. ... 年月曰承(更)正替換頁 他構造，由於與第1實施形態相同，所以省略說明。 (第3實施形態） 接著，一面參照圖式而一面就本發明第3實施形態之 液晶顯示裝置加以說明。該液晶顯示裝置係與第1 4圖所示 者相同，具備被配置成η列m行矩陣之複數個像素，且各像 素之TFT具有雙閘極構造。與第1實施形態不同之處，在於 TFT係爲具有單一閘極之單閘極構造之處、及只以汲極線 遮住TFT上方之光之處。其他特徵則完全與第1實施形態相 同。 第6圖係該液晶顯示裝置之像素的平面圖；第7圖係沿 著第6圖之C-C線的剖面圖。TFT 50B(對應第14圖之TFT 110)之半導體層10B(例如，由多晶矽層所構成），係在第1 基板1〇〇(例如，玻璃基板）上具有L字形之圖案而形成。在 列方向延伸成直線之閘極線20A係與半導體層10B在1個部 位經由閘極絕緣膜Η而交叉。 在該交叉部之半導體層10B內，形成有通道區域10Bc 。在閘極線20B與通道區域10Bc之間形成有閘極絕緣膜1 1 。亦即，TFT 5 0B，其圖案形狀雖與第1實施形態之TFT 50 不同，但是具有單閘極構造。 並且，在從該交叉部開始延伸之半導體層10B內，形 成有由形成於接近閘極線2 0B之側的n_型區域（低濃度區域） 、及與之鄰接而形成之n +區域（高濃度區域）所構成的汲極 區域10Bd，同樣地，在汲極區域l〇Bd之相反側，延伸出一 -16- 1351568 -Μ.五-jua_ 年月日修(更)正替換頁 半導體層10B，而在該半導體層10B內，形成有由形成於接 近閘極線20B之側的η·區域、及與之鄰接而形成之n+區域 所構成的源極區域l〇Bs。 在交叉部之半導體層10B的下方，形成有由鉻或鉬所 構成之遮光層12B，而在遮光層12B與半導體層10B之間形 成有由Si02或SiNx所構成之緩衝膜13。遮光層12B係用以 覆蓋通道區域l〇Bc及ιΓ區域之整體，更且，較佳爲從ιΓ區 域之端緣覆蓋η +區域2 μιη以上，更佳爲覆蓋3.5 μιη以上所 形成。藉由遮光層12Β從ιΓ區域之端緣覆蓋η +區域2 μιη以 上，即可在第7圖之紙面上看到，遮住從斜下方入射至上 述空乏層之光。遮光層12Β較佳爲從半導體層10Β之端緣擴 張2 μιη以上，更佳爲擴張3.5 μιη以上，且朝TFT 50Β之通 道寬度的外側擴張。 如第6及7圖所示，在與TFT 50B鄰接之區域上形成有 保持電容Csc。該保持電容Csc係形成有與源極區域10Bc相 連接之下部電極層14B、及經由閘極絕緣膜11而形成於其 上方的保持電容線15B。覆蓋閘極線20B及保持電容線15B ，而形成有層間絕緣膜1 6。 在汲極區域l〇Bd之n +區域上開設有第1接觸孔C1B，且 通過該第1接觸孔C1B，而使由鋁或鋁合金所構成之汲極線 17B連接在汲極區域10Bd。 該汲極線17B係在矩陣之行方向上延伸成直線狀，且 以覆蓋從閘極線20B與半導體層10B之方式而形成。又，在 源極區域lOBs之n +區域上開設有第2接觸孔C2B，且經由該 -17- 1351568 100* 8 ； Ί'ΰ- ·-〆—— 斗月fcl唆(吏)正替換, 第2接觸孔C2B，而使由鋁或鋁合金所構成之源極電極18Β 連接在源極區域lOBs。並且，通過第3接觸孔C3B，而使由 ITO等所構成之像素電極22連接在源極電極18B。有關其他 構造，由於與第1實施形態相同，所以省略說明。 (第4實施形態） 在第1、第2、第3實施形態中，雖已就遮住像素之TFT 之光的構造加以說明，但是本實施形態，係就構成水平驅 動電路之水平開關的TFT之遮光構造加以說明。首先，參 照第8圖就像素與水平驅動電路之關係加以說明。 該液晶顯示裝置係具備配置成矩陣之複數個像素GS1 、GS2、GS3、…。各像素係具有在第1、第2、第3實施形 態中所示的構造。在各像素連接有沿著列方向延伸之閘極 線20、及沿著行方向延伸之汲極線1 7。在各列之閘極線20 上從垂直驅動電路130A依序供給有閘極掃描信號，像素之 TFT可依此而導通。並且，對汲極線17從水平驅動電路 140A供給有視頻信號Vsig，且通過像素之TFT而施加在液 晶L C上。 水平驅動電路140A係在各汲極線17上連接有汲極，且 具備對源極供給有視頻信號Vsig之水平開關HSW1、HSW2 、HSW3、…，及對水平開關HSW1 ' HSW2 ' HSW3、…之 閘極分別供給有水平掃描信號SP1、SP2、SP3、…之移位 暫存器141。水平開關HSW1、HSW2、HSW3、…係由TFT 所構成，當水平掃描信號SP1、SP2、SP3變成高位準時就 -18- 5 13 515 ό δ IDOL* ..·8. ·. ι .9.....— ...—— :年月曰修(更)正替換 導通，並將視頻信號Vsig輸出至所對應之汲極線17。 有關構成該水平開關HSW1、HSW2、HSW3、…之TFT ，亦當入射背光源等之外光時會發生洩漏電流，並因串音 等而使顯示畫質惡化。參照第9圖就該串音之問題加以說 明。 茲假設就對像素GS1進行灰色之顯示，而對與之鄰接 之GS2進行黒色之顯示的情況來考量。當水平掃描信號SP1 變成高位準時，水平開關HSW1就會導通，而灰色位準之 視頻信號Vsig會寫入像素GS1，其次，當水平掃描信號SP2 變成高位準時，水平開關HSW2就會導通，而黑色位準之 視頻信號Vsig會寫入像素GS2。然而，當水平開關HSW2導 通而在水平開關HSW1上發生洩漏電流時，由於會在像素 GS1上洩漏黑色位準，所以像素GS1之顯示會變黑。爲了 防止該種串音有必要就水平開關HSW1、HSW2、HSW3、 …採用遮光構造。 第10圖係構成水平開關之TFT的平面圖；第1 1圖係沿 著第10圖之D-D線的剖面圖。在第1基板1〇〇(例如’玻璃基 板）上形成有半導體層60(例如，由多晶矽層所構成）’且在 半導體層60上經由閘極絕緣膜1 1而形成有閘極電極61。閘 極電極61之下方的半導體層60上，形成有p型之通道區域 60c。在半導體層60上與通道區域60c相鄰接，而形成有由 η·型區域（低濃度區域）、及與之鄰接而形成之n +區域（高濃 度區域）所構成的汲極區域60d，同樣地，與汲極區域60d 相對，在半導體層60內，形成有區域、及與之鄰接而形 -19- 1351568 100. . ———- ·· 年月曰if (更)正替換頁. »___! 成之n +區域所構成的源極區域60s。 再且，在半導體層60之下方，形成有由鉻或鉬所構成 之遮光層62，而在遮光層62與半導體層60之間形成有由 5102或8丨>^所構成之緩衝膜13。緩衝膜13之膜厚，依前 面所述之理由，較佳爲300nm以上。該遮光層62係用以覆 蓋通道區域60c及ιΓ區域之整體，而且，較佳爲從n_區域之 端緣覆蓋n +區域2 μιη以上，更佳爲覆蓋3.5 μιη以上所形成 。亦即，第10圖中，L10、Lll>2 μιη。藉由遮光層62從ιΓ 區域之端緣覆蓋η +區域2 μιη以上，在第10圖之紙面上來看 ，即可遮住從斜下方入射至上述空乏層之光。該遮光層62 較佳爲從半導體層60之端緣擴張2 μιη以上，更佳爲擴張 3.5 μιη以上，且朝TFT之通道寬度的外側擴張。該遮光層 62並非爲浮動狀態，較佳爲以設定在指定之電位而防止 TFT之特性變動（例如，臨限電壓之變動）。因此，本實施 形態中，可依接觸孔C6而與閘極電極61相連接。 在汲極區域60d之n+區域上的閘極絕緣膜1 1及層間絕 緣膜16上開出接觸孔C4，且通過該接觸孔C4，而使由鋁或 鋁合金所構成之汲極電極63連接在汲極區域60d上。 該汲極電極63係延伸於層間絕緣膜16上，並與閘極電 極61相重疊。藉此，由於汲極區域60d之ιΓ層的上方可依 汲極電極63而被覆蓋，所以可防止來自上方之光入射至該 部分。 同樣地，在源極區域60s之η+區域上的閘極絕緣膜11 及層間絕緣膜16上開設有接觸孔C5，且通過該接觸孔C5， -20- 1351568
IflO； i 9 - ··——一一 年月£1修(更)正替換頁丨 而使由鋁或鋁合金所構成之汲極電極64連接在源極區域 60s。該源極電極64係延伸於層間絕緣膜16上，並與閘極 電極61相重疊。藉此，由於源極區域60s之η -層的上方可 依源極電極64而被覆蓋，所以可防止來自上方之光入射至 該部分。覆蓋汲極電極63及源極電極64，而形成有例如由 氮化矽膜所構成之鈍化膜19、及由感光性有機材料所構成 之平坦化膜2 1。 (第5實施形態） 在第4實施形態中，雖已就用於水平驅動電路之水平 開關中的TFT之遮光構造加以說明，但是本實施形態，係 就用於水平驅動電路140 A、垂直驅動電路131A之反相器 中的TFT之遮光構造加以說明。有關該種的TFT，當背光 源等之外光入射時亦會發生洩漏電流，且由於會招致反相 器之誤動作或消耗電流之增加，所以有採用同樣的遮光構 造之意義。 第12圖係構成反相器之TFT的平面圖；第13圖係沿著 第12圖之E-E線的剖面圖。反相器一般雖係將P通道型TFT 與N通道型TFT串聯連接在電源電壓VDD與接地電壓VSS之 間，且互相共同連接閘極而成的電路，但是第12圖、第13 圖中僅圖示1個TFT ^ 在第1基板100(例如，玻璃基板）上形成有半導體層7〇( 例如，由多晶矽層所構成），且在半導體層70上經由閘極 絕緣膜11而形成有閘極電極71。閘極電極71之下方的半導 -21 - 1351568 100. 8'. · · ·· - —»· 牛月日If (更)正替換頁.
•_I 體層70上，形成有通道區域7 0c»在半導體層70上與通道 區域70c相鄰接，而形成有由ιΓ型區域（低濃度區域）、及與 之鄰接而形成之η +區域（高濃度區域）所構成的汲極區域7〇d ，同樣地，與汲極區域70d相對，在半導體層70內，形成 有η —區域、及與之鄰接而形成之n +區域所構成的源極區域 7 0s。 在半導體層70之下方，形成有由鉻或鉬所構成之遮光 層72，而在遮光層72與半導體層70之間形成有由Si02等所 構成之緩衝膜13。緩衝膜13之膜厚，依前面所述之理由， 較佳爲300nm以上。該遮光層72係用以覆蓋通道區域70c及 區域之整體，而且，較佳爲從ιΓ區域之端緣覆蓋n +區域2 μηι以上，更佳爲覆蓋3.5 μιη以上所形成。亦即，第13圖中 ，L12>2 μιη。藉由遮光層72從η_區域之端緣覆蓋η+區域2 μπι以上，在第13圖之紙面上來看，即可遮住從斜下方入射 至上述空乏層之光。遮光層72較佳爲從半導體層70之端緣 擴張2 μπι以上，更佳爲擴張3.5 μπι以上，且朝TFT之通道 寬度的外側擴張》 在汲極區域70d之n+區域上的閘極絕緣膜1 1及層間絕 緣膜16上開設有接觸孔C7，且通過該接觸孔C7，而使由鋁 或鋁合金所構成之汲極電極73連接在汲極區域70d。 該汲極電極73係延伸於層間絕緣膜16上，並與閘極電 極61相重叠。藉此，由於汲極區域70d之rT層的上方可依 汲極電極73而被覆蓋，所以可防止來自上方之光入射至該 部分。 -22- 1351568 H..么-jjj·... 一 ——-— 年月曰修(更)正替換買 同樣地，在源極區域70s之n+區域上的閘極絕緣膜11 及層間絕緣膜16上開設有接觸孔C8，且通過該接觸孔C8 ’ 使由鋁或鋁合金所構成之源極電極74連接在源極區域70c 。該源極電極74係延伸於層間絕緣膜16上，並與閘極電極 71相重疊。藉此，由於源極區域70s之n_層的上方可由源 極電極74所覆蓋，所以可防止來自上方之光入射至該部分 。覆蓋汲極電極73及源極電極74，並形成有例如由氮化矽 膜所構成之鈍化膜19、及由感光性有機材料所構成之平坦 化膜2 1。 遮光層72並非呈浮動狀態，其較佳爲設定於指定之電 位上以防止TFT之特性變動（例如，臨限電壓之變動）。因 此，本實施形態中，遮光層72，可依施加有電源電壓VDD 或接地電壓VSS之源極電極74與接觸孔C9而連接。 第1、第2、第3實施形態中，雖已就遮住可適用於液 晶顯示裝置中之像素之TFT的光之構造加以說明，但是此 亦可適用於液晶顯示裝置以外之顯示裝置中。例如，在作 爲自發光型顯示裝置之OLED (Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極體）顯示裝置的情況，自像素或相鄰 之像素所發出的光亦會在玻璃基板之表面或背面反射，並 入射至像素選擇用TFT內，發生洩漏電流之增加，而使畫 質惡化。此時，雖然在像素內配置有像素選擇用TFT、直 接連接在作爲發光元件之OLED上之驅動用TFT等的複數個 TFT，但是該等的複數個TFT之中，至少以與第1、第2、 第3實施形態同樣的構造來遮住像素選擇用TFT之光。 -23- 1351568 lOH . - — I牛月tn射史)正替換買· 1 1 【圖式簡單說明】 第1圖係本發明第1實施形態之液晶顯示裝置之像素的 平面圖。 第2圖係沿著第1圖之a-A線的剖面圖》 第3圖（a)及（b)係本發明第1實施形態之液晶顯示裝置 之像素的其他平面圖。 第4圖係本發明第2實施形態之液晶顯示裝置之像素的 平面圖。 第5圖係沿著第4圖之B-B線的剖面圖》 第6圖係本發明第3實施形態之液晶顯示裝置之像素的 平面圖。 第7圖係沿著第6圖之C-C線的剖面圖。 第8圖係本發明第4實施形態之液晶顯示裝置的電路圖 〇 第9圖係說明液晶顯示裝置之串音的動作時序圖。 第1 〇圖係本發明第4實施形態之液晶顯示裝置之像素 的平面圖。 第1 1圖係沿著第10圖之D-D線的剖面圖。 第1 2圖係本發明第5實施形態之液晶顯示裝置之像素 的平面圖。 第13圖係沿著第12圖之E-E線的剖面圖。 第1 4圖係習知例之液晶顯示裝置的電路圖° -24- 1351568 織 8、.ja________ :年月曰修(更j正替換頁! 主要元件符號說明】 10、10A ' 10B ' 60、70:半導體層 10c、 10Ac、 10Bc、 60c、 70c:通道區域 10d、10Ad ' 10Bd、60d、70d:汲極區域 10s、10 A s ' lOBs、60s、70s:源極區域 1 1 :閘極絕緣膜 12、12 A > 12B、62、72:遮光層 13 :緩衝膜 14、14A、14B:下部電極層 1 5、1 5A、1 5B :保持電容線 1 6 :層間絕緣膜 17、 17A、17B:汲極線 18、 18A、18B:源極電極 1 9 :鈍化膜 2 0、20A、20B ：閘極線 2 1 :平坦化膜 2 2 :像素電極
50、50A、50B : TFT 61、71 :閘極電極 63、 73:汲極電極 64、 74:源極電極 100 :第1基板 1 10 :薄膜電晶體（TFT) 1 2 0 :閘極線 -25- 1351568 脈 8. 19，-叫— .牛月W嗓(更)正替換頁| 121 :汲極線 130、130A:垂直驅動電路 140、140A:水平驅動電路 141 :移位暫存器 200 :第2基板 2 1 0 :相對電極 25C、LC :液晶
Csc :保持電容
Cl、CIA、C1B:第1接觸孔 C2、C2A、C2B ：第2接觸孔 C3 ' C3A、C3B ：第3接觸孔 C4、C5、C6、C7、C8:接觸孔 HSW1、HSW2、HSW3:水平開關 SP1、SP2、SP3:水平掃描信號
Vsig :視頻信號 -26-

Claims (1)

1351568 --, 年月曰修(更)正替換頁I 十、申請專利範圍 1. 一種顯示裝置，其特徵爲： 在第1基板上具備像素，而上述像素具備： 半導體層； 閘極線，經由閘極絕緣膜而與上述半導體層在第1及 第2交叉部交叉； 汲極線，經由第1接觸孔而連接在上述半導體層之汲 極區域，而覆蓋從上述第1及第2交叉部延伸之半導體層之 上方而形成； 源極電極，經由第2接觸孔而連接在上述半導體層之 源極區域， 遮光層，經由緩衝膜而形成在上述第1及第2交叉部之 半導體層之下方，而遮住入射至上述半導體層之光； 電容線，經由上述閘極絕緣膜而形成在上述半導體層 上；及 像素電極，連接在上述源極電極； 上述遮光層之電位與上述閘極線之電位係設定成相同 » 上述源極區域及汲極區域係分別由低濃度區域及高濃 度區域所構成，而上述遮光層係覆蓋上述低濃度區域之全 體，進而從上述低濃度區域之端緣覆蓋上述高濃度區域2 μ m以上而形成。 2. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中復具備與 上述第1基板相對配置的第2基板、及被封入於上述第1基 -27- 1351568 100.. --------- 年月曰修(更)正替換頁| 板與上述第2基板之間的液晶。 3. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中，上述遮 光層與上述閘極線係在除了上述像素之形成區域以外的上 述第1基板上以接觸孔連接。 4. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中上述緩衝 膜之膜厚係爲300nm以上。 5. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中，上述源 極電極及汲極線之端緣係比上述遮光層之端部更向外側擴 張。 6. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中，上述遮 光層之端部係比上述源極電極及汲極線之端緣更靠外側擴 張。 7. 如申請專利範圍第6項之顯示裝置，其中，上述遮 光層係從上述半導體層之端緣朝離開2 μιη以上外側擴張。 8. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中，上述源 極區域及上述汲極區域係分別由低濃度區域及高濃度區域 所構成，而上述源極電極及上述汲極線係覆蓋上述低濃度 區域之整體，進而從上述低濃度區域之端緣覆蓋上述高濃 度區域2 μηι以上而形成。 9. 如申請專利範圍第7項之顯示裝置，其中上述源極 電極及上述汲極線，係從上述半導體層之端緣朝離開2 μιη 以上外側擴張。 10. 如申請專利範圍第1項之顯示裝置，其中上述遮光 層係形成於除了上述第1及上述第2接觸孔之下方以外的區 -28- 1351568 --- 年月曰修(更)正替換買:
-29- 1351568 100. S： l〇_f 月 fcj 七 (幻正替換頁j* 1 Ϊ艾手®佘指定代表圊為：第（1 )围(二）、本代表圊之元件代表符號簡單說明： 10 ： 半導體層 1 Od :汲極區域 10s :源極區域 12 ： 遮光層 14: 下部電極層 15: 保持電容線 17: 汲極線 18: 源極電極 20 ： 閘極線 50 ： TFT 100 :第1基板 Cl ： 第1接觸孔 C2 ： 第2接觸孔 C3 ： 第3接觸孔 八、 本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：無
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