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公開番号2024160247
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-13
出願番号2024117530,2023032452
出願日2024-07-23,2009-10-01
発明の名称液晶表示装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類G02F 1/1368 20060101AFI20241106BHJP(光学)
要約【課題】保護回路の機能を高め動作の安定化と保護回路の占有面積の小型化を図った、酸化物半導体を用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】ゲート電極111を被覆するゲート絶縁膜102と、ゲート絶縁膜上においてゲート電極と重畳する第1酸化物半導体層113と、第1酸化物半導体層のチャネル形成領域と重なる領域を覆うチャネル保護層116と、第1酸化物半導体層上においてゲート電極と端部が重畳し、導電層115a、115bと第2酸化物半導体層114a、114bが積層された第1配線層117a及び第2配線層117bとを有する非線形素子170aを用いて保護回路を構成する。非線形素子のゲート電極を走査線13又は信号線と接続し、ゲート電極の電位を印加するための非線形素子の第1配線層又は第2配線層とゲート電極の接続を直接接続することで、接続抵抗の低減による安定動作と接続部分の占有面積の縮小を図る。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
液晶素子を有する液晶表示装置であって、
基板上面と接する第１の導電層と、
前記基板上面と接する第２の導電層と、
前記第１の導電層上方及び前記第２の導電層上方の第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層上方の第１の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層上方の第２の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層上方及び前記第２の酸化物半導体層上方の第３の導電層と、
前記第１の酸化物半導体層上方及び前記第２の酸化物半導体層上方の第４の導電層と、を有し、
前記第１の導電層は、第１のトランジスタのゲート電極となる領域を有し、
前記第２の導電層は、第２のトランジスタのゲート電極となる領域を有し、
前記第１の酸化物半導体層は、前記第１のトランジスタのチャネル形成領域を有し、
前記第２の酸化物半導体層は、前記第２のトランジスタのチャネル形成領域を有し、
前記第３の導電層は、前記第１のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方となる領域を有し、
前記第３の導電層は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の一方となる領域を有し、
前記第３の導電層は、前記第１の導電層と直接接続され、
前記第４の導電層は、前記第１のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方となる領域を有し、
前記第４の導電層は、前記第２のトランジスタのソース電極又はドレイン電極の他方となる領域を有し、
前記第４の導電層は、前記第２の導電層と直接接続され、
前記第１の導電層は、前記第４の導電層と交差する第１の領域と、前記第４の導電層の延在する方向に沿うように配置された第２の領域と、を有し、
前記第１の導電層は、前記第２の領域において前記第３の導電層と直接接続され、
前記第１の酸化物半導体層上方に、前記第３の導電層と接する第３の酸化物半導体層を有し、
前記第２の酸化物半導体層上方に、前記第３の導電層と接する第４の酸化物半導体層を有する液晶表示装置。
続きを表示（約 100 文字）【請求項２】
請求項１において、
前記第１の酸化物半導体層、前記第２の酸化物半導体層、前記第３の酸化物半導体層、前記第４の酸化物半導体層の各々は、Ｉｎと、Ｇａと、Ｚｎと、を有する液晶表示装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化物半導体を用いる表示装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置に代表されるように、ガラス基板等の平板に形成される薄膜トランジスタは
、アモルファスシリコン、多結晶シリコンによって作製されている。アモルファスシリコ
ンを用いた薄膜トランジスタは、電界効果移動度が低いもののガラス基板の大面積化に対
応することができ、一方、結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタは、電界効果移動度は
高いものの、レーザアニール等の結晶化工程が必要であり、ガラス基板の大面積化には必
ずしも適応しないといった特性を有している。
【０００３】
これに対し、酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作製し、電子デバイスや光デバイ
スに応用する技術が注目されている。例えば、酸化物半導体膜として酸化亜鉛（ＺｎＯ）
や、インジウム、ガリウム、及び亜鉛を含む酸化物半導体を用いて薄膜トランジスタを作
製し、画像表示装置のスイッチング素子などに用いる技術が特許文献１及び特許文献２で
開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００７－１２３８６１号公報
特開２００７－９６０５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
酸化物半導体をチャネル形成領域とする薄膜トランジスタは、アモルファスシリコンを用
いた薄膜トランジスタよりも動作速度が速く、多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ
よりも製造工程が簡単であるといった特性を有している。すなわち、酸化物半導体を用い
ることによって、プロセス温度が室温から３００℃以下の低温であっても、電界効果移動
度が高い薄膜トランジスタを作製することが可能である。
【０００６】
動作特性に優れ低温で製造可能な酸化物半導体を用いた表示装置の特性を活かし、信頼性
を保証するためには、適切な構成を備えた保護回路等が必要となる。また、表示装置の小
型化を図る上で、保護回路の占有面積を小さくすることが必要になってくる。
【０００７】
本発明は、保護回路として適した構造を提供することを目的の一とする。
【０００８】
本発明は、酸化物半導体の他、絶縁膜及び導電膜を積層して作製される各種用途の表示装
置において、保護回路の機能を高め動作の安定化と保護回路の占有面積の小型化を図るこ
とを目的の一とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、酸化物半導体を用いて構成される非線形素子で保護回路が形成された
表示装置である。この非線形素子は酸素含有量がことなる酸化物半導体を組み合わせて構
成されている。また、この非線形素子が有する第１配線層及び第２配線層の少なくとも一
方が、ゲート電極もしくはゲート配線層と同じ工程で形成された配線に直接接続している
。
【００１０】
本発明の例示的な一態様は、絶縁表面を有する基板上に走査線と信号線が交差して設けら
れ、画素電極がマトリクス状に配列する画素部と、該画素部の外側領域に酸化物半導体で
形成された非線形素子を有する表示装置である。画素部は、第１酸化物半導体層にチャネ
ル形成領域が形成される薄膜トランジスタを有する。画素部の薄膜トランジスタは、走査
線と接続するゲート電極と、信号線と接続し第１酸化物半導体層に接する第１配線層と、
画素電極と接続し第１酸化物半導体層に接する第２配線層とを有する。基板の周辺部に配
設される信号入力端子と画素部の間には非線形素子が設けられている。非線形素子は、ゲ
ート電極及び該ゲート電極を被覆するゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上において前記
ゲート電極と重畳する第１酸化物半導体層と、前記第１酸化物半導体層のチャネル形成領
域と重なる領域を覆うチャネル保護層と、前記チャネル保護層上において前記ゲート電極
と端部が重畳し、第１酸化物半導体層と接する、導電層と第２酸化物半導体層が積層され
た第１配線層及び第２配線層とを有している。また、第１配線層及び第２配線層の導電層
が第２酸化物半導体層を介して第１酸化物半導体層と接し、非線形素子のゲート電極は走
査線又は信号線と接続され、非線形素子の第１配線層又は第２配線層がゲート電極の電位
が印加されるようにゲート電極もしくはゲート電極と同じ層で形成した配線層と直接接続
されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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