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公開番号2025172755
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2025129550,2024146271
出願日2025-08-01,2009-09-10
発明の名称表示装置
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H10D 86/60 20250101AFI20251118BHJP()
要約【課題】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すには、適切な構成を備えた保護回路等が必要となる。
【解決手段】ゲート電極15を被覆するゲート絶縁層37と、ゲート絶縁層37上においてゲート電極15と端部が重畳し、第2酸化物半導体層40と導電層41が積層された一対の第1配線層38及び第2配線層39と、少なくともゲート電極15と重畳しゲート絶縁層37及び該第1配線層38及び該第2配線層39における導電層41の側面部及び上面部の一部と第2酸化物半導体層40の側面部と接する第1酸化物半導体層36とを有す
る非線形素子30aを用いて保護回路を構成する。ゲート絶縁層37上において物性の異なる酸化物半導体層同士の接合を形成することで、ショットキー接合に比べて安定動作をさせることが可能となり、接合リークが低減し、非線形素子30aの特性を向上させることができる。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
画素部と、前記画素部の外側に位置し且つ信号線と電気的に接続された回路と、を有し、
前記回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタのゲート電極と、前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、は、互いに電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのゲート電極と、は、互いに電気的に接続された、表示装置であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能と、第１の配線としての機能と、を有する第１の導電層と、
前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第２の導電層と、
前記第１の導電層の上面と接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層の上方に位置する領域を有する第１の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第２の導電層の上方に位置する領域を有する第２の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層と接する領域と、前記第２の酸化物半導体層と接する領域と、を有し、且つ前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層と交差する領域を有し、且つ前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方としての機能と、第２の配線としての機能と、を有する第４の導電層と、
前記第３の導電層の上方に位置する領域と、前記第４の導電層の上方に位置する領域と、前記第１の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、前記第２の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第５の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第３の導電層とは、前記第５の導電層を介して電気的に接続され、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第１の開口部を介して前記第３の導電層と接する領域を有し、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第２の開口部と、前記第１の絶縁層に設けられ且つ前記第２の開口部との重なりを有する第３の開口部と、を介して前記第１の導電層と接する領域を有し、
平面視において、前記第１の開口部と、前記第２の開口部とは、第１の方向に沿って並んで配置され、
平面視において、前記第４の導電層は、前記第１の方向に沿って延在する領域を有する、表示装置。
続きを表示（約 4,100 文字）【請求項２】
画素部と、前記画素部の外側に位置し且つ信号線と電気的に接続された回路と、を有し、
前記回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタのゲート電極と、前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、は、互いに電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのゲート電極と、は、互いに電気的に接続された、表示装置であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能と、第１の配線としての機能と、を有する第１の導電層と、
前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第２の導電層と、
前記第１の導電層の上面と接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層の上方に位置する領域を有する第１の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第２の導電層の上方に位置する領域を有する第２の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層と接する領域と、前記第２の酸化物半導体層と接する領域と、を有し、且つ前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、を有する第３の導電層と、
前記第１の導電層と交差する領域を有し、且つ前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方としての機能と、第２の配線としての機能と、を有する第４の導電層と、
前記第３の導電層の上方に位置する領域と、前記第４の導電層の上方に位置する領域と、前記第１の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、前記第２の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第５の導電層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第６の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第３の導電層とは、前記第５の導電層を介して電気的に接続され、
前記第２の導電層と、前記第４の導電層とは、前記第６の導電層を介して電気的に接続され、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第１の開口部を介して前記第３の導電層と接する領域を有し、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第２の開口部と、前記第１の絶縁層に設けられ且つ前記第２の開口部との重なりを有する第３の開口部と、を介して前記第１の導電層と接する領域を有し、
平面視において、前記第１の開口部と、前記第２の開口部とは、第１の方向に沿って並んで配置され、
平面視において、前記第４の導電層は、前記第１の方向に沿って延在する領域を有する、表示装置。
【請求項３】
画素部と、前記画素部の外側に位置し且つ信号線と電気的に接続された回路と、を有し、
前記回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタのゲート電極と、前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、は、互いに電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのゲート電極と、は、互いに電気的に接続された、表示装置であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能と、第１の配線としての機能と、を有する第１の導電層と、
前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第２の導電層と、
前記第１の導電層の上面と接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層の上方に位置する領域を有する第１の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第２の導電層の上方に位置する領域を有する第２の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層と接する領域と、前記第２の酸化物半導体層と接する領域と、を有し、且つ前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、を有する第３の導電層と、
前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方としての機能と、第２の配線としての機能と、を有する第４の導電層と、
前記第３の導電層の上方に位置する領域と、前記第４の導電層の上方に位置する領域と、前記第１の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、前記第２の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第５の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第３の導電層とは、前記第５の導電層を介して電気的に接続され、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第１の開口部を介して前記第３の導電層と接する領域を有し、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第２の開口部と、前記第１の絶縁層に設けられ且つ前記第２の開口部との重なりを有する第３の開口部と、を介して前記第１の導電層と接する領域を有し、
平面視において、前記第１の開口部と、前記第２の開口部とは、第１の方向に沿って並んで配置され、
平面視において、前記第４の導電層は、前記第１の方向に沿って延在する第１の領域を有し、
前記第１の導電層は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延在する第２の領域を有し、
前記第１の導電層は、前記第２の領域において前記第４の導電層と交差する部分を有し、
平面視において、前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と、前記第２の領域との間に位置する領域を有する、表示装置。
【請求項４】
画素部と、前記画素部の外側に位置し且つ信号線と電気的に接続された回路と、を有し、
前記回路は、第１のトランジスタと、第２のトランジスタと、を有し、
前記第１のトランジスタのゲート電極と、前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方と、は、互いに電気的に接続され、
前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方と、前記第２のトランジスタのゲート電極と、は、互いに電気的に接続された、表示装置であって、
前記第１のトランジスタのゲート電極としての機能と、第１の配線としての機能と、を有する第１の導電層と、
前記第２のトランジスタのゲート電極としての機能を有する第２の導電層と、
前記第１の導電層の上面と接する領域と、前記第２の導電層の上面と接する領域と、を有する第１の絶縁層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第１の導電層の上方に位置する領域を有する第１の酸化物半導体層と、
前記第１の絶縁層を介して前記第２の導電層の上方に位置する領域を有する第２の酸化物半導体層と、
前記第１の酸化物半導体層と接する領域と、前記第２の酸化物半導体層と接する領域と、を有し、且つ前記第１のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方としての機能と、を有する第３の導電層と、
前記第２のトランジスタのソース電極及びドレイン電極の他方としての機能と、第２の配線としての機能と、を有する第４の導電層と、
前記第３の導電層の上方に位置する領域と、前記第４の導電層の上方に位置する領域と、前記第１の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、前記第２の酸化物半導体層の上方に位置する領域と、を有する第２の絶縁層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第５の導電層と、
前記第２の絶縁層の上方に位置する領域を有し、且つ透光性を有する第６の導電層と、を有し、
前記第１の導電層と、前記第３の導電層とは、前記第５の導電層を介して電気的に接続され、
前記第２の導電層と、前記第４の導電層とは、前記第６の導電層を介して電気的に接続され、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第１の開口部を介して前記第３の導電層と接する領域を有し、
前記第５の導電層は、前記第２の絶縁層に設けられた第２の開口部と、前記第１の絶縁層に設けられ且つ前記第２の開口部との重なりを有する第３の開口部と、を介して前記第１の導電層と接する領域を有し、
平面視において、前記第１の開口部と、前記第２の開口部とは、第１の方向に沿って並んで配置され、
平面視において、前記第４の導電層は、前記第１の方向に沿って延在する第１の領域を有し、
前記第１の導電層は、前記第１の方向と交差する第２の方向に沿って延在する第２の領域を有し、
前記第１の導電層は、前記第２の領域において前記第４の導電層と交差する部分を有し、
平面視において、前記第１の酸化物半導体層は、前記第２の酸化物半導体層と、前記第２の領域との間に位置する領域を有する、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 1,800 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、多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、Ｉｎ－Ｇａ－Ｚｎ－Ｏ系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、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すには、適
切な構成を備えた保護回路等が必要となる。また、酸化物半導体を用いた表示装置の信頼
性を保証することが重要となってくる。
【０００７】
本発明の一態様は、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】
本発明の一態様は、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、薄膜の剥がれに起因する不良を防止す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の含有量が異なる酸化物半導体を組み合わせて構
成されている。
【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、ゲート絶縁層上においてゲート電
極と端部が重畳し、第２酸化物半導体層と導電層が積層された一対の第１配線層及び第２
配線層と、少なくともゲート電極と重畳しゲート絶縁層及び該第１配線層及び該第２配線
層における導電層の側面部及び上面部の一部と第２酸化物半導体層の側面部と接する第１
酸化物半導体層とを有している。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第１配線層又は第２配
線層に印加されるように第３配線層によってゲート電極に接続されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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