專利名稱：液晶顯示裝置及包括該液晶顯示裝置的電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液晶顯示裝置。另外，本發(fā)明涉及具備該液晶顯示裝置的電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
如以液晶顯示裝置為代表那樣，形成在諸如玻璃襯底等的平板上的薄膜晶體管使用非晶硅或多晶硅來形成。使用非晶硅制造的薄膜晶體管具有如下特性雖然其場效應(yīng)遷移率低，但是能形成在較大的玻璃襯底上。另一方面，使用多晶硅制造的薄膜晶體管具有如下特性雖然其場效應(yīng)遷移率高，但是需要進行諸如激光退火等的晶化工序，且不一定適合于較大的玻璃襯底。鑒于上述情況，使用氧化物半導(dǎo)體來制造薄膜晶體管，且將它應(yīng)用于電子設(shè)備和光裝置的技術(shù)方案受到關(guān)注。例如，專利文獻1公開了作為氧化物半導(dǎo)體膜使用氧化鋅、 In-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體來制造薄膜晶體管，且將這種晶體管用于液晶顯示裝置的開關(guān)元件等的技術(shù)方案。專利文獻1 日本專利申請公開2009-099887號將氧化物半導(dǎo)體用作溝道區(qū)域的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率高于將非晶硅用作溝道區(qū)域的薄膜晶體管的場效應(yīng)遷移率。期待具備使用氧化物半導(dǎo)體來形成的這種薄膜晶體管的像素應(yīng)用于諸如液晶顯示裝置等的顯示裝置。另外，在諸如三維顯示器、顯示器等的具有更高的附加價值的液晶顯示裝置中，期待每個像素的面積減小，且希望具有開口率得到提高的像素的液晶顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述情況，本發(fā)明的目的之一是提供一種具有高的開口率的液晶顯示裝置，其中液晶顯示裝置所具有的像素具備使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式是一種液晶顯示裝置，包括具有薄膜晶體管及像素電極的像素。該像素與用作掃描線的第一布線電連接。該薄膜晶體管具有在第一布線上隔著柵極絕緣膜設(shè)置的氧化物半導(dǎo)體層。該氧化物半導(dǎo)體層延伸以超出設(shè)置有第一布線的區(qū)域的邊緣。像素電極和氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式是一種液晶顯示裝置，包括具有薄膜晶體管及像素電極的像素。該像素與用作掃描線的第一布線及用作信號線的第二布線電連接。該薄膜晶體管具有在第一布線上隔著柵極絕緣膜設(shè)置的氧化物半導(dǎo)體層。該氧化物半導(dǎo)體層延伸以超出設(shè)置有第一布線的區(qū)域的邊緣。第二布線延伸到第一布線上的柵極絕緣膜上，且在氧化物半導(dǎo)體層上并與氧化物半導(dǎo)體層接觸，像素電極和氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式是一種液晶顯示裝置，包括薄膜晶體管及像素電極。 該像素與用作掃描線的第一布線及用作信號線的第二布線電連接，該薄膜晶體管具有在第一布線上隔著柵極絕緣膜設(shè)置的氧化物半導(dǎo)體層。該氧化物半導(dǎo)體層延伸以超出設(shè)置有第一布線的區(qū)域的邊緣。第二布線延伸到第一布線上的柵極絕緣膜及該柵極絕緣膜上的層間絕緣膜上，且在氧化物半導(dǎo)體層上并與氧化物半導(dǎo)體層接觸。像素電極和氧化物半導(dǎo)體層
彼此重疊。可以實現(xiàn)具備使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素的開口率的提高。由此，可以提供具有高清晰顯示部的液晶顯示裝置。


在附圖中圖IA和圖IB是液晶顯示裝置的俯視圖及截面圖；圖2A至圖2D是圖示液晶顯示裝置的截面圖；圖3A和圖;3B各是圖示液晶顯示裝置的俯視圖；圖4A和圖4B是液晶顯示裝置的俯視圖及截面圖；圖5A和圖5B各是圖示液晶顯示裝置的俯視圖；圖6A至圖6C是液晶顯示裝置的俯視圖及截面圖；圖7是液晶顯示裝置的電路圖；圖8A和圖8B各是圖示液晶顯示裝置的電路圖；圖9A和圖9B是圖示液晶顯示裝置的電路圖及時序圖；圖IOA和圖IOB各是圖示液晶顯示裝置的電路圖；圖IlA和圖IlB各是圖示液晶顯示裝置的電路圖；圖12A至圖12C各圖示電子設(shè)備；圖13A至圖13C各圖示電子設(shè)備；以及圖14A和圖14B是液晶顯示裝置的俯視圖及截面圖。
具體實施例方式參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。本發(fā)明不局限于以下說明，且所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以很容易地理解一個事實就是此處公開的方式及詳細內(nèi)容在不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍的情況下能按各種各樣的形式被修改。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅局限在此處包含的實施方式的內(nèi)容中。注意，在以下說明的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在不同的附圖之間使用相同的附圖標(biāo)記來表示相同的部分或具有相似功能的部分，且不重復(fù)其說明。注意，在本說明書的附圖中，圖示的每個結(jié)構(gòu)的大小、層的厚度或區(qū)域為了簡單而有時被夸大。因此，本發(fā)明的實施例不局限于這種尺度。注意，在本說明書中使用的諸如“第一”、“第二”、“第三”等的術(shù)語是為了避免結(jié)構(gòu)元件的混淆而使用的，而不是用于在結(jié)構(gòu)元件的數(shù)目方面上進行限制。因此，例如能將術(shù)語 “第一”適當(dāng)?shù)靥鎿Q為術(shù)語“第二”或“第三”等。實施方式1在本實施方式中，作為一個例子，使用薄膜晶體管(以下，也稱為TFT)及連接到該 TFT的用作像素電極的電極(這種電極也簡稱為像素電極)對液晶顯示裝置進行說明。注意，像素是指由設(shè)置在顯示裝置的每個像素中的元件(例如諸如薄膜晶體管、用作像素電極的電極或布線等的根據(jù)電信號來控制顯示的元件)構(gòu)成的元件群。另外，像素可以包括濾色片等，且可以對應(yīng)于能用一個像素控制其亮度的一個顏色成分。因此，例如，具備RGB 色素元件的彩色顯示裝置中，圖像的最小單位由R像素、G像素及B像素的三個像素構(gòu)成， 并且能通過多個像素來得到圖像。注意，當(dāng)說明“A與B連接”時，其中包括A與B彼此電連接的情況及A與B彼此直接連接的情況。在此，A及B各是具有電功能的對象物。具體地說，“A與B連接”的說明包括當(dāng)考慮到電路工作時，A和B之間的部分可以被認為一個節(jié)點的情況，例如通過諸如晶體管等的開關(guān)元件使A與B連接，并通過該開關(guān)元件的導(dǎo)通而使A和B具有相同或大致相同的電位的情況；以及通過電阻器使A與B連接，且產(chǎn)生在該電阻器的相反端的電位差為不會不利地影響到包括A及B的電路的工作的情況。圖IA是像素的俯視圖。圖IA所圖示的TFT具有一種底柵型結(jié)構(gòu)，其中從用作柵極的布線來看在用作溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層的相反一側(cè)放置用作TFT的源極電極及漏極電極的布線層，即所謂的反交錯型的結(jié)構(gòu)。圖IA所圖示的像素100具有用作掃描線的第一布線101、用作信號線的第二布線 102A、氧化物半導(dǎo)體層103、電容器線104、以及像素電極105。另外，圖IA中的像素100具有用來使氧化物半導(dǎo)體層103與像素電極105電連接的第三布線102B，由此形成薄膜晶體管 106。第一布線101也用作薄膜晶體管106的柵極。第二布線102A也用作薄膜晶體管 106的源極電極或漏極電極的一個及存儲電容器的一個電極。第三布線102B也用作薄膜晶體管106的源極電極及漏極電極的另一個。電容器線104用作存儲電容器的另一個電極。 注意，第一布線101和電容器線104由同一層構(gòu)成，且第二布線102A和第三布線102B由同一層構(gòu)成。另外，第三布線102B部分重疊于電容器線104，由此形成液晶元件的存儲電容
ο薄膜晶體管106具有的氧化物半導(dǎo)體層103隔著柵極絕緣膜(未圖示)設(shè)置在第一布線101上。該氧化物半導(dǎo)體層103延伸以超出設(shè)置有第一布線101的區(qū)域的邊緣。注意，"A延伸以超出B的邊緣”的說明是指當(dāng)在俯視圖看層疊的A與B時，A與B 的邊緣對準(zhǔn)，且A向外延伸以便A的邊緣放置在B的邊緣的外側(cè)。另外，圖IB圖示沿著圖IA中的點劃線A1-A2的截面結(jié)構(gòu)。在圖IB所圖示的截面結(jié)構(gòu)中，在襯底111上隔著基底膜112設(shè)置有電容器線104及用作柵極的第一布線101。柵極絕緣膜113設(shè)置為覆蓋第一布線101及電容器線104。在柵極絕緣膜113上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層103。在氧化物半導(dǎo)體層103上設(shè)置有第二布線102A及第三布線102B。另外， 在氧化物半導(dǎo)體層103、第二布線102A及第三布線102B上設(shè)置有用作鈍化膜的氧化物絕緣層114。在氧化物絕緣層114中形成有開口部分。在該開口部分中，像素電極105與第三布線102B彼此連接。由第三布線102B和電容器線104以柵極絕緣膜113作為電介質(zhì)而組成電容器。注意，將圖IA和圖IB所圖示的像素，如圖7所圖示那樣，在襯底700上作為多個像素701放置為矩陣。圖7示出在襯底700上放置像素部分702、掃描線驅(qū)動電路703及信號線驅(qū)動電路704的結(jié)構(gòu)。像素701根據(jù)由與掃描線驅(qū)動電路703連接的第一布線101供給的掃描信號，被決定每行成為選擇狀態(tài)或非選擇狀態(tài)。根據(jù)掃描信號而被選擇的像素701 被供給來自與信號線驅(qū)動電路704連接的第二布線102A的視頻電壓(也稱為圖像信號、視頻信號、或視頻數(shù)據(jù))。圖7圖示掃描線驅(qū)動電路703及信號線驅(qū)動電路704設(shè)置在襯底700上的結(jié)構(gòu)， 備選地，也可以掃描線驅(qū)動電路703或信號線驅(qū)動電路704的一個設(shè)置在襯底700上。也可以只有像素部分702設(shè)置在襯底700上。圖7圖示在像素部分702中將多個像素701配置為矩陣(條形)的一個例子。注意，像素701不必配置為矩陣，例如可以配置為三角圖案配置或拜爾(Bayer)配置。作為像素部分702的顯示方法，能使用順序方法或隔行方法。注意，當(dāng)進行彩色顯示時像素中被控制的色素不局限于RGB (R是紅色，G是綠色，B是藍色)的三種顏色，也可以使用三種顏色以上的色素，例如可以對RGBW(W對應(yīng)于白色)或RGB添加黃色、藍綠色、紫紅色等的一種以上。另外，色素的點可以具有不同大小的顯示區(qū)域。在圖7圖示對應(yīng)于像素的行方向及列方向的個數(shù)的第一布線101及第二布線 102A。注意，取決于包含于一個像素的子像素(sub pixel)的個數(shù)或像素中的晶體管的個數(shù)，可以增加第一布線101及第二布線102A的個數(shù)。也可以采用在像素之間共享的第一布線101及第二布線102A來驅(qū)動像素701。注意，圖IA圖示第二布線102A為矩形的TFT的形狀，備選地，第二布線102A可以圍繞第三布線102B (具體地說，第二布線102A可以是U字型或C字型)，由此增加載流子移動的區(qū)域的面積，而增加流動的電流量。注意，可以將除了待成為薄膜晶體管106的區(qū)域之外的第一布線101的寬度以第一布線101部分地變細的方式而減小。通過將第一布線的寬度減小，可以實現(xiàn)像素的開口
率的提高。注意，開口率代表一個像素中的光透過的區(qū)域的面積。因此，當(dāng)不透光的構(gòu)件所占的區(qū)域增大時，開口率降低，而當(dāng)透過光的構(gòu)件所占的區(qū)域增大時，開口率提高。在液晶顯示裝置中，通過減少與像素電極重疊的布線、電容器線所占的面積及減小薄膜晶體管的尺寸，使開口率得到提高。注意，薄膜晶體管是至少具有柵極、漏極及源極的三個端子的元件。薄膜晶體管在漏極區(qū)域及源極區(qū)域之間具有溝道區(qū)域，且可以使電流流過漏極區(qū)域、溝道區(qū)域及源極區(qū)域。在此，由于晶體管的源極及漏極取決于結(jié)構(gòu)、工作條件等可以變化，因此很難限定哪個是源極或漏極。因此，有時不將用作源極或漏極的區(qū)域稱為源極或漏極。在此情況下，例如，有時將源極及漏極的一個稱作第一端子、第一電極或第一區(qū)域；且源極及漏極的另一個稱作第二端子、第二電極或第二區(qū)域。接著，根據(jù)圖IA和圖IB所圖示的俯視圖及截面圖，參照圖2A至圖2D說明像素的制造方法。作為具有透光性的襯底111，能使用玻璃襯底。另外，圖示將用來防止雜質(zhì)從襯底 111擴散或提高襯底111與設(shè)置在襯底111上的元件的附著的基底膜112設(shè)置在襯底111 上的結(jié)構(gòu)。注意，不必設(shè)置基底膜112。接著，在襯底111的整個表面上形成導(dǎo)電層。之后，通過進行第一光刻工序來形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分來形成第一布線101及電容器線104。此時，以至少使第一布線101及電容器線104的邊緣漸縮的方式進行蝕刻。圖2A是這個階段的截面圖。
第一布線101及電容器線104優(yōu)選使用諸如鋁(Al)或銅(Cu)等的低電阻導(dǎo)電材料來形成。因為Al單體的使用有諸如耐熱性低并且容易腐蝕等的缺點，所以將鋁與具有耐熱性的導(dǎo)電材料組合使用。作為具有耐熱性的導(dǎo)電材料，能使用選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢 (W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹(Nd)、鈧(Sc)中的元素、以任意這些元素作為其成分的合金、將包含任意這些元素的組合的合金或以包含任意這些元素作為其成分的氮化物。注意，能通過噴墨法或印刷法來形成TFT所包含的布線等。由此，布線等能在室溫下形成、能在低真空度下形成或能使用大的襯底形成。因為即使不使用光掩模也能制造布線等，所以能容易改變晶體管的布局。另外，因為不需要使用抗蝕劑，所以能實現(xiàn)材料成本的降低及工序數(shù)量的減少。另外，也能通過噴墨法或印刷法來形成抗蝕劑掩模等。當(dāng)使用噴墨法或印刷法只在需要的部分上形成抗蝕劑，并通過進行曝光及顯影而形成抗蝕劑掩模時，與在整個表面上形成抗蝕劑的情況相比，能實現(xiàn)低成本化?；蛘?，可以使用多色調(diào)(multi-tone)掩模來形成具有多種厚度(代表的是兩種厚度)的區(qū)域的抗蝕劑掩模，而形成布線等。接著，在第一布線101及電容器線104的整個表面上形成絕緣膜(以下，稱為柵極絕緣膜in)。柵極絕緣膜113是使用濺射法等來形成的。例如，通過濺射法，形成氧化硅膜作為柵極絕緣膜113。當(dāng)然，柵極絕緣膜113不局限于這種氧化硅膜，也可以使用諸如氧氮化硅膜、氮化硅膜、氧化鋁膜或氧化鉭膜等的其他絕緣膜來形成單層或疊層結(jié)構(gòu)。注意，在沉積氧化物半導(dǎo)體之前，優(yōu)選進行引入氬氣體生成等離子體的反濺射 (reverse sputtering)，來除去附著在柵極絕緣膜113的表面的塵埃。注意，可以使用氮氣氛、氦氣氛等代替氬氣氛。也可以使用對其中添加有氧、隊0等氬氣氛。備選地，也可以使用對其中添加有Cl2、CF4等的氬氣氛。接著，在對柵極絕緣膜113的表面進行等離子體處理之后，在不暴露于大氣的情況下在柵極絕緣膜113上沉積氧化物半導(dǎo)體。通過將氧化物半導(dǎo)體用作晶體管的半導(dǎo)體層，與使用諸如非晶硅等的硅類半導(dǎo)體材料的情況相比，可以提高場效應(yīng)遷移率。注意，氧化物半導(dǎo)體，例如氧化鋅(SiO)及氧化錫(SnO2)。另外，能對ZnO添加In、Ga等。作為氧化物半導(dǎo)體，能使用以ΙηΜ03(Ζη0)χ(Χ > 0)為代表的薄膜。注意，M表示選自鎵(( )、鐵(Fe)Jf (Ni)、猛(Mn)及鈷(Co)中的一種金屬元素或多種金屬元素。例如， 有時M代表Ga，此外，有時M代表諸如Ni或!^e等的除( 之外(Ga和Ni或( 和Fe)的上述金屬元素。另外，在所述氧化物半導(dǎo)體中，除了作為M包含的金屬元素之外，有時還可以包含作為雜質(zhì)元素的諸如1 或Ni等過渡金屬元素或者該過渡金屬的氧化物。例如，作為氧化物半導(dǎo)體層，可以使用h-Ga-Si-O類膜。作為氧化物半導(dǎo)體(ΙηΜ03(&ι0)χ(Χ>0)膜)，可以使用M為不同的金屬元素的 InMO3(ZnO)x (χ >0)膜來代替h-Ga-Si-O類膜。另外，作為氧化物半導(dǎo)體，除了上述材料之外，還可以使用以下氧化物半導(dǎo)體dn-Sn-ai-Ο類氧化物半導(dǎo)體、h-Al-ai-Ο類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Ga-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Al-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、In-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Sn-Zn-O類氧化物半導(dǎo)體、Al-Si-O類氧化物半導(dǎo)體、In-O 類氧化物半導(dǎo)體、Sn-O類氧化物半導(dǎo)體、Zn-O類氧化物半導(dǎo)體。注意，在本實施方式中，作為氧化物半導(dǎo)體使用h-Ga-Si-O類氧化物半導(dǎo)體。在此使用含有h203 Ga2O3 ZnO = 1 1 1的比率的靶。在以下條件下沉積氧化物半導(dǎo)體襯底與靶之間的距離為100mm，壓力為0. 6Pa，直流(DC)電源為0. 5kW，并且氣氛為氧 (氧流量比為100% )氣氛。注意，優(yōu)選使用脈沖直流(DC)電源，因為能減少在膜沉淀時產(chǎn)生的粉狀物質(zhì)(也稱為微?；驂m埃)，并且能使膜厚度變得均勻。注意，氧化物半導(dǎo)體既可以使用與先前進行反濺射的處理室相同的處理室進行沉積，又可以使用與先前進行反濺射的處理室不同的處理室進行沉積。濺射法的例子如下作為濺射電源使用高頻電源的RF濺射法、使用直流電源的DC 濺射法、以及以脈沖方式施加偏壓的脈沖DC濺射法。RF濺射法主要用于絕緣膜的形成，且 DC濺射法主要用于金屬膜的形成。另外，也有能設(shè)置材料不同的多個靶的多源濺射裝置。多源濺射裝置既能在同一處理室中層疊形成材料不同的膜，又可以在同一處理室中通過同時放電來形成多種材料的膜。另外，也有如下濺射裝置在處理室內(nèi)部具備磁鐵系統(tǒng)且使用磁控管濺射法的濺射裝置；不使用輝光放電而使用通過微波來產(chǎn)生的等離子體的使用ECR濺射法的濺射裝置。另外，使用濺射法的沉積方法有如下例子在成膜時使靶物質(zhì)與濺射氣體成分彼此化學(xué)反應(yīng)而形成其化合物薄膜的反應(yīng)濺射法；在成膜時對襯底也施加電壓的偏壓濺射法。接著，對氧化物半導(dǎo)體層進行脫水化或脫氫化。用于脫水化或脫氫化的第一加熱處理的溫度為400°C以上且低于750°C，優(yōu)選為425°C以上且低于750°C。注意，當(dāng)加熱處理的溫度為425°C以上時，加熱處理進行1個小時以內(nèi)即可，當(dāng)溫度低于425°C時，加熱處理優(yōu)選進行長于1個小時。在此，將襯底導(dǎo)入到加熱處理裝置之一的電爐中，且在氮氣氛下對氧化物半導(dǎo)體層進行加熱處理。之后，不使氧化物半導(dǎo)體層暴露于大氣，這防止水或氫等進入到氧化物半導(dǎo)體層，由此得到氧化物半導(dǎo)體層。在本實施方式中，使用同一電爐以從對氧化物半導(dǎo)體層進行脫水化或脫氫化的加熱溫度T到防止水的進入的充分低的溫度而進行緩冷，具體地說，在氮氣氛下對氧化物半導(dǎo)體層進行直到溫度從加熱溫度T降低100°C以上的緩冷。另外，不局限于氮氣氛，而也可以在稀有氣體(氦、氖、氬等)氣氛下進行脫水化或脫氫化。另外，加熱處理裝置不局限于電爐，而也可以配備有通過來自諸如電阻發(fā)熱體等的發(fā)熱體的熱傳導(dǎo)或熱輻射來加熱被處理物的裝置。例如，能使用諸如GRTA(Gas Rapid Thermal Anneal，即氣體快速熱退火)裝置、LRTA(Lamp Rapid Thermal Anneal，即燈快速熱退火)裝置等的RTA(Rapid Thermal Anneal，即快速熱退火)裝置。LRTA裝置是通過諸如鹵素?zé)簟⒔饘冫u化物燈、氙弧燈、碳弧燈、高壓鈉燈或高壓汞燈等的燈發(fā)出的光(電磁波) 的輻射來加熱被處理物的裝置。GRTA裝置是使用高溫氣體進行加熱處理的裝置。作為氣體，使用諸如氬等的稀有氣體或例如氮的在加熱處理中也幾乎不與對象產(chǎn)生反應(yīng)的惰性氣體。通過在400°C以上且低于750°C的溫度下使氧化物半導(dǎo)體層經(jīng)歷熱處理，能實現(xiàn)氧化物半導(dǎo)體層的脫水化或脫氫化，由此，能防止后面工序中的水(H2O)的再次侵入。在第一加熱處理中，優(yōu)選在氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體中不包含水及氫等。優(yōu)選將導(dǎo)入到加熱處理裝置中的氮或諸如氦、氖、氬等的稀有氣體的純度設(shè)定為 6N(99. 9999% )以上，優(yōu)選為7N(99. 99999 % )以上(即雜質(zhì)濃度為Ippm以下，優(yōu)選為 0. Ippm 以下)。注意，取決于第一加熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，有時該氧化物半導(dǎo)體層晶化并成為微晶膜或多晶膜。例如，氧化物半導(dǎo)體層可以晶化為具有晶化率為90%以上或80%以上的程度的微晶氧化物半導(dǎo)體膜。另外，取決于第一加熱處理的條件或氧化物半導(dǎo)體層的材料，氧化物半導(dǎo)體層可以為不包含結(jié)晶成分的非晶氧化物半導(dǎo)體膜。氧化物半導(dǎo)體層在用于脫水化或脫氫化的第一加熱處理之后成為氧缺陷型，且氧化物半導(dǎo)體層的電阻被降低。第一加熱處理之后的氧化物半導(dǎo)體層的載流子濃度比剛成膜之后的氧化物半導(dǎo)體膜的載流子濃度高，且氧化物半導(dǎo)體層優(yōu)選具有ι χ IO1Vcm3以上的載流子濃度。接著，通過進行第二光刻工序來形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分來形成由氧化物半導(dǎo)體構(gòu)成的氧化物半導(dǎo)體層103。可以對尚未加工為島狀氧化物半導(dǎo)體層的氧化物半導(dǎo)體膜進行對氧化物半導(dǎo)體層103的第一加熱處理。作為此時的蝕刻方法， 使用濕蝕刻或干蝕刻。圖2B是這個階段的截面圖。接著，通過濺射法或真空蒸鍍法，在氧化物半導(dǎo)體層上形成由金屬材料構(gòu)成的導(dǎo)電膜。導(dǎo)電膜的材料的例子是選自Al、Cr、Ta、Ti、Mo和W中的元素、包含任意所述元素作為其成分的合金、以及包含任意所述元素的組合的合金。另外，當(dāng)進行200°C至600°C的熱處理時，優(yōu)選使該導(dǎo)電膜具有承受該熱處理的耐熱性。因為Al單體有耐熱性低并且容易腐蝕等的缺點，所以將Al與具有耐熱性的導(dǎo)電材料組合使用。作為與Al組合使用的具有耐熱性的導(dǎo)電材料，能使用任意以下材料選自鈦(Ti)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、釹 (Nd)、鈧(Sc)中的元素、包含任意所述元素作為成分的合金、包含所述元素的組合的合金以及包含任意所述元素作為成分的氮化物。在此，導(dǎo)電膜采用鈦膜的單層結(jié)構(gòu)。或者，導(dǎo)電膜可以采用雙層結(jié)構(gòu)，并可以將鈦膜層疊在鋁膜上。備選地，導(dǎo)電膜可以采用三層結(jié)構(gòu)，其中按此順序?qū)盈B鈦膜、包含Nd的鋁膜(Al-Nd膜)及鈦膜。導(dǎo)電膜可以采用包含硅的鋁膜的單層結(jié)構(gòu)。接著，通過進行第三光刻工序來形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分來形成由導(dǎo)電膜構(gòu)成的第二布線102A及第三布線102B。作為此時的蝕刻方法，使用濕蝕刻或干蝕刻。例如，通過使用過氧化氫氨水(3Iwt %的過氧化氫溶液^wt %的氨水水 =5:2:2)的濕蝕刻對Ti的導(dǎo)電膜進行蝕刻時，對第二布線102A及第三布線102B部分地進行蝕刻而能使氧化物半導(dǎo)體層103殘存。圖2C是這個階段的截面圖。另外，取決于蝕刻條件在第三光刻工序中有時氧化物半導(dǎo)體層的露出區(qū)域被蝕刻。在此情況下，第二布線102A與第三布線102B之間的區(qū)域中的氧化物半導(dǎo)體層103的厚度比在第一布線101上與第二布線102A或第三布線102B重疊的區(qū)域中的第一氧化物半導(dǎo)體層103的厚度小。接著，在柵極絕緣膜113、氧化物半導(dǎo)體層103、第二布線102A及第三布線102B上形成氧化物絕緣層114。在這個階段，氧化物半導(dǎo)體層103的一部分接觸于氧化物絕緣層 114。注意，隔著柵極絕緣膜113與第一布線101重疊的氧化物半導(dǎo)體層103的區(qū)域用作溝道形成區(qū)。
氧化物絕緣層114能適當(dāng)?shù)厥褂弥T如濺射法等的不使水或氫等的雜質(zhì)混入到氧化物絕緣層中的方法來形成至少Inm的厚度。在本實施方式中，使用濺射法來形成用作氧化物絕緣層的氧化硅膜。膜形成時的襯底溫度為室溫以上且300°C以下，在本實施方式中為 100°C。能通過濺射法在稀有氣體(代表地是氬)氣氛下、氧氣氛下或稀有氣體(代表地是氬)及氧的混合氣氛下形成氧化硅膜。作為靶能使用氧化硅靶或硅靶。例如，能使用硅靶在氧及稀有氣體氣氛下通過濺射法來形成氧化硅膜。作為與低電阻化了的氧化物半導(dǎo)體層接觸地形成的氧化物絕緣層，使用不包含諸如水分、氫離子或OH—等的雜質(zhì)，并防止所述雜質(zhì)從外部進入的無機絕緣膜。具體地，使用氧化硅膜、氮氧化硅膜、氧化鋁膜或氧氮化鋁膜等。注意，通過濺射法形成的氧化物絕緣層尤其致密，即使該氧化物絕緣層的單層，也能用作防止雜質(zhì)擴散到與其接觸的層的保護膜。另外，通過使用摻雜磷(P)或硼(B)的靶，能將磷(P)或硼(B)添加到氧化物絕緣層中。在本實施方式中，使用具有純度為6N的柱狀多晶且摻雜有硼的硅靶(電阻值為 0. 01 Ω cm)在以下條件下通過脈沖DC濺射法形成氧化物絕緣層114 襯底與靶之間的距離 (T-S距離)為89mm，壓力為0.4Pa，直流(DC)電源為6kW，并且在氧(氧流量比為100%) 氣氛下。氧化物絕緣層114的厚度為300nm。注意，氧化物絕緣層114設(shè)置為在用作氧化物半導(dǎo)體層的溝道形成區(qū)域的區(qū)域上且與該區(qū)域接觸，且也具有用作溝道保護層的功能。接著，第二加熱處理(優(yōu)選為200°C至400°C，例如250°C至350°C)可以在惰性氣體氣氛下或氮氣體氣氛下進行。例如，在氮氣氛下進行250°C且1個小時的第二加熱處理。 通過第二加熱處理，在氧化物半導(dǎo)體層103的一部分接觸于氧化物絕緣層114下施加熱。當(dāng)在通過第一加熱處理而低電阻化的氧化物半導(dǎo)體層103接觸于氧化物絕緣層 114下進行第二加熱處理時，與氧化物絕緣層114接觸的區(qū)域成為氧缺陷的狀態(tài)。由此，從氧化物半導(dǎo)體層103的與氧化物絕緣層114接觸的區(qū)域向氧化物半導(dǎo)體層103的深度方向成為i型化區(qū)域(該區(qū)域高電阻化)。接著，通過第四光刻工序，在氧化物絕緣層114中形成開口部分121，并且形成透光導(dǎo)電膜。通過濺射法或真空蒸鍍法等，使用氧化銦(In2O3)、氧化銦與氧化錫的合金 (In2O3-SnO2、簡稱為ΙΤ0)等來形成透光導(dǎo)電膜。備選地，可以使用包含氮的Al-Si-O類膜， 即Al-ai-0-Ν類膜、包含氮的Si-O類膜或包含氮的Sn-Zn-O類膜。注意，Al-Si-O-N類膜中的鋅的組成比率(at. % )為47at. %以下，且比該膜中的鋁的組成比率(at. 高，該膜中的鋁的組成比率(at. % )比膜中的氮的組成比率(at. % )高。通過使用鹽酸類的溶液對這些材料進行蝕刻。然而，由于對ITO的蝕刻特別容易產(chǎn)生殘渣，因此為了改善蝕刻加工性，可以使用氧化銦與氧化鋅的合金(In2O3-ZnO)。注意，透光導(dǎo)電膜的組成百分比的單位為at. %，并通過使用電子探針X射線微分析儀(ΕΡΜΑ =Electron Probe X-ray Micro Analyzer)的分析來評價組成百分比。接著，通過進行第五光刻工序來形成抗蝕劑掩模，并通過蝕刻去除不需要的部分來形成像素電極105。圖2D是這個階段的截面圖。以此方式，可以制造具有薄膜晶體管106的像素。并且，通過將像素配置為矩陣狀來構(gòu)成像素部分，可以得到用來制造有源矩陣型液晶顯示裝置的一個的襯底。在本說明書中，為了方便起見，將這種襯底稱為有源矩陣襯底。
注意，在有源矩陣型液晶顯示裝置中，通過驅(qū)動配置為矩陣狀的像素電極，從而在屏幕上形成顯示圖案。詳細地說，通過在被選擇的像素電極與對應(yīng)于該像素電極的對置電極(counter electrode)之間施加電壓，從而進行設(shè)置在像素電極與對置電極之間的液晶層的光學(xué)調(diào)制，且該光學(xué)調(diào)制被觀察者識別為顯示圖案。諸如液晶元件等的顯示元件設(shè)置在像素電極105上。參照圖3A和圖3B，對在圖IA和圖1B、圖2A至圖2D中圖示的本實施方式的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點詳細地進行說明。圖3A和圖:3B各是圖IA的俯視圖中的氧化物半導(dǎo)體層附近的放大圖。將圖3A中的氧化物半導(dǎo)體層103的寬度(在圖3A中的Wl)擴大的示圖對應(yīng)于圖示了氧化物半導(dǎo)體層103的寬度(圖;3B中的W2)的圖;3B。在本實施方式的圖IA中的像素的俯視圖中，如圖3A和圖:3B所圖示那樣，在不從第一布線101分支另一布線的情況下，在第一布線101上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層103。形成在第二布線102A與第三布線102B之間的氧化物半導(dǎo)體層的溝道區(qū)域形成在與第一布線 101重疊的區(qū)域。當(dāng)光照射至溝道區(qū)域時，TFT特性可能不均勻，因此，氧化物半導(dǎo)體層103 需要用從第一布線101分支的布線確實地進行遮光，而這導(dǎo)致像素的開口率的降低。相對于此，通過本實施方式中的結(jié)構(gòu)，即，將氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置為重疊于第一布線101，而不形成從第一布線101分支的布線，能實現(xiàn)開口率的提高。另外，通過使用透光氧化物半導(dǎo)體層作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層，即使氧化物半導(dǎo)體層偏移出預(yù)期的重疊于第一布線101的區(qū)域，而重疊于像素電極105，也能不降低開口率地進行顯示。通過以大于規(guī)定的尺寸的圖案形成氧化物半導(dǎo)體層，即使該氧化物半導(dǎo)體層形成于稍微偏移出預(yù)期的位置的部分，也能進行良好的顯示，而無故障及開口率的降低。因此， 能容易制造液晶顯示裝置的有源矩陣襯底，并能實現(xiàn)成品率的提高。如上所述，本實施方式所說明的結(jié)構(gòu)使得能提高具備在其中使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素的開口率的提高。因此，液晶顯示裝置能具有高清晰顯示部。本實施方式能與任意其他實施方式中所說明的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。實施方式2下面對包含具有與實施方式1不同結(jié)構(gòu)的TFT的顯示裝置中的像素的一個例子進行說明。圖4A是具有與實施方式1的結(jié)構(gòu)不同的結(jié)構(gòu)的像素的俯視圖。另外，圖4A中所圖示的TFT的結(jié)構(gòu)是一種底柵結(jié)構(gòu)，即從用作柵極的布線來看，在用作溝道區(qū)域的氧化物半導(dǎo)體層的相反側(cè)放置用作TFT的源極電極及漏極電極的布線層的所謂的反交錯結(jié)構(gòu)。圖4A中所圖示的像素400具有用作掃描線的第一布線401、用作信號線的第二布線402A、氧化物半導(dǎo)體層403、電容器線404、像素電極405。另外，該像素400具有用來使氧化物半導(dǎo)體層403與像素電極405電連接的第三布線402B，由此形成薄膜晶體管406。第一布線401也用作薄膜晶體管406的柵極。第二布線402A也用作薄膜晶體管406的源極電極及漏極電極中的一個。第三布線402B也用作薄膜晶體管406的源極電極及漏極電極的另一個以及存儲電容器的一個電極。電容器線404是用作存儲電容器的另一個電極的布線。注意，第一布線401和電容器線404由同一層構(gòu)成，第二布線402A和第三布線402B由同一層構(gòu)成。另外，第三布線402B與電容器線404彼此一部分重疊，由此形成液晶元件的存儲電容器。注意，薄膜晶體管406中具有的氧化物半導(dǎo)體層403在第一布線401 上隔著柵極絕緣膜(未圖示)而設(shè)置，且以超出設(shè)置有第一布線401的區(qū)域的邊緣的方式延伸。圖4B圖示沿著圖4A中的點劃線A1-A2的截面結(jié)構(gòu)。在圖4B中圖示的截面結(jié)構(gòu)中，在襯底411上隔著基底膜412設(shè)置有用作柵極的第一布線401、電容器線404。以覆蓋第一布線401及電容器線404的方式，設(shè)置有柵極絕緣膜413。在柵極絕緣膜413上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層403。在氧化物半導(dǎo)體層403上設(shè)置有第二布線402A及第三布線402B。 在氧化物半導(dǎo)體層403、第二布線402A及第三布線402B上設(shè)置有用作鈍化膜的氧化物絕緣層414。在氧化物絕緣層414中形成有開口部分，在該開口部分中像素電極405與第三布線402B連接。另外，由第三布線402B和電容器線404將柵極絕緣膜413用作電介質(zhì)來組成電容器。注意，將圖4A和圖4B所圖示的像素，與實施方式1的圖IA和圖IB中的說明那樣， 放置在圖7中的襯底700上作為配置為矩陣狀的多個像素701。圖7的說明與實施方式1 相似。另外，圖4B中的截面圖與圖IB中的截面圖相似，且用于形成像素的方法的說明， 與實施方式1的圖2A至圖2D的說明相似。參照圖5A和圖5B詳細地說明在圖4A和圖4B中說明的本實施方式中的結(jié)構(gòu)的優(yōu)
點ο圖5A和圖5B每一個是圖4A的俯視圖中的氧化物半導(dǎo)體層附近的放大圖。圖5A 中的氧化物半導(dǎo)體層403的寬度(圖5A中的Wl)擴大的示圖對應(yīng)于圖示了氧化物半導(dǎo)體層403的寬度(圖5B中的W2)的圖5B。在本實施方式的圖4A的像素的俯視圖中，如圖5A和圖5B所圖示那樣，在不從第一布線401分支另一布線的情況下，在第一布線401上設(shè)置有氧化物半導(dǎo)體層403。形成于氧化物半導(dǎo)體層中的第二布線402A與第三布線402B之間的溝道區(qū)域形成在與第一布線 401重疊的區(qū)域。再者，在本實施方式中，使氧化物半導(dǎo)體層403延伸到第一布線401上的柵極絕緣膜上且接觸于第二布線402A及第三布線402B。當(dāng)光照射至溝道區(qū)域時，TFT特性可能不均勻，因此，氧化物半導(dǎo)體層403需要用從第一布線401分支的布線確實地進行遮光，這導(dǎo)致像素的開口率的降低。相對于此，通過本實施方式中的結(jié)構(gòu)，即，其中將氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置為重疊于第一布線401，而不從第一布線401形成分支的布線，并且使第二布線402A及第三布線402B延伸到第一布線401上的柵極絕緣膜上而接觸于氧化物半導(dǎo)體層 403，能實現(xiàn)開口率的提高。另外，通過使用透光氧化物半導(dǎo)體層作為薄膜晶體管的半導(dǎo)體層，即使氧化物半導(dǎo)體層偏移出預(yù)期的重疊于第一布線401的區(qū)域且由此重疊于像素電極 405，也可以不降低開口率地進行顯示。注意，圖4A所圖示的延伸到第一布線401上的第二布線402A及第三布線402B重疊于第一布線401。第二布線402A及第三布線402B既可以被置為彎曲狀(蜿曲狀)，又可以直線狀設(shè)置。當(dāng)通過大于規(guī)定的尺寸的圖案形成氧化物半導(dǎo)體層時，即使該氧化物半導(dǎo)體層形成在稍微偏移出預(yù)期的位置的區(qū)域，也能進行良好的顯示，而無故障及開口率的降低。因此，能容易制造用于液晶顯示裝置的有源矩陣襯底，并能實現(xiàn)成品率的提高。如上所述，本實施方式中的結(jié)構(gòu)使得能提高具備在其中使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素的開口率。因此，液晶顯示裝置能具有高清晰顯示部。本實施方式能與任意其他實施方式說明的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。實施方式3下面對包含具有與實施方式1和2不同的結(jié)構(gòu)的TFT的顯示裝置的像素的一個構(gòu)成例子進行說明。圖6A至圖6C是具有與實施方式2中不同的結(jié)構(gòu)的像素的俯視圖及截面圖。注意，圖6A的俯視圖中的結(jié)構(gòu)與圖4A相似，所以不重復(fù)說明。另外，圖6B的截面圖中的結(jié)構(gòu)與圖4B的截面圖中的結(jié)構(gòu)不同之處在于在第一布線401與第二布線402A之間設(shè)置絕緣層601A，以及在第一布線401與第三布線402B之間設(shè)置絕緣層601B。另外，圖6C是沿著圖6A中的虛線B1-B2的截面圖，圖示在電容器線404與第二布線402A之間放置有絕緣層 60IA的結(jié)構(gòu)。當(dāng)將第二布線402A及第三布線402B延伸到第一布線401及電容器線404上時， 取決于柵極絕緣膜413的厚度，在第一布線401與第二布線402A之間、第一布線401與第三布線402B之間、以及電容器線404與第二布線402A之間可能產(chǎn)生寄生電容。因此，如圖 6A和圖6B所圖示那樣，通過設(shè)置絕緣層601A及絕緣層601B能降低寄生電容，且能減少諸如故障等的不良現(xiàn)象。如上所述，本實施方式所示的結(jié)構(gòu)使得能增加具備使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素的開口率。另外，在本實施方式中，除了實施方式2中的優(yōu)點之外，能實現(xiàn)寄生電容的降低。因此，能提供具有高清晰顯示部，并且故障不太可能發(fā)生的液晶顯示裝置。實施方式4在本實施方式中，對能應(yīng)用于液晶顯示裝置的像素的結(jié)構(gòu)及工作進行說明。圖8A圖示能夠應(yīng)用于液晶顯示裝置的像素結(jié)構(gòu)的一個例子。像素880具有晶體管881、液晶元件882及電容器883。晶體管881的柵極與布線885電連接。晶體管881的第一端子與布線884電連接。晶體管881的第二端子與液晶元件882的第一端子電連接。 液晶元件882的第二端子與布線887電連接。電容器883的第一端子與液晶元件882的第一端子電連接。電容器883的第二端子與布線886電連接。布線884可以用作信號線。信號線是用來將從像素的外部輸入的信號電壓傳送到像素880的布線。布線885能用作掃描線。掃描線是用來控制晶體管881的導(dǎo)通/截止的布線。布線886可以用作電容器線。電容器線是用來對電容器883的第二端子施加規(guī)定的電壓的布線。晶體管881能用作開關(guān)。電容器883能用作存儲電容器。存儲電容器是用來在開關(guān)為截止的狀態(tài)下也使信號電壓繼續(xù)施加到液晶元件882的電容器。布線887能用作對置電極。對置電極是用來對液晶元件882的第二端子施加規(guī)定的電壓的布線。注意，每個布線的功能不局限于上述，且每一布線能具有各種各樣的功能。例如，通過使施加到電容器線的電壓變化，能調(diào)整施加到液晶元件的電壓。圖8B圖示能夠應(yīng)用于液晶顯示裝置的像素配置的一個例子。圖8B中的像素配置的例子除了如下點之外與圖8A中的像素配置的例子相同省略布線887，并且液晶元件882 的第二端子與電容器883的第二端子彼此電連接。圖8B所示的像素配置的例子尤其當(dāng)使用具有橫向電場模式的液晶元件(包括IPS模式和FFS模式)時能應(yīng)用。這是因為，在橫向電場模式的液晶元件中，能將液晶元件882的第二端子及電容器883的第二端子形成在同一襯底上，因此容易使液晶元件882的第二端子與電容器883的第二端子電連接。通過圖8B中的像素配置，能省略布線887，因此可以使制造工藝簡單，且能降低制造成本。能將多個有圖8A或8B所圖示的結(jié)構(gòu)的像素配置為矩陣狀。通過這樣，形成液晶顯示裝置的顯示部，且能顯示各種各樣的圖像。圖9A圖示將多個有圖8A所圖示的結(jié)構(gòu)的像素配置為矩陣狀時的電路配置的圖。圖9A是將顯示部中所具有的多個像素中的4個像素進行圖示的電路圖。置于i列及j行(i、j各是自然數(shù))的像素表示為像素880_i，j，以及布線884」、布線885_j及布線886_j電連接到像素880」，j。類似地，像素880_i+l, j 與布線884_i+l、布線885_j及布線886_j電連接。類似地，像素880_i，j+1與布線884_ i、布線885J+1及布線886J+1電連接。類似地，像素880_i+l，j+Ι與布線884_i+l、布線 885_j+l及布線886_j+l電連接。注意，每個布線能由同一列或行中的多個像素共享。另外，在圖9A所圖示的像素配置中，布線887是對置電極。對置電極被所有的像素共同使用， 因此布線887不使用自然數(shù)i或j來表示。另外，也能采用圖8B中的像素配置，因此即使采用設(shè)置有布線887的結(jié)構(gòu)，布線887也不是必須的，例如，當(dāng)另一布線用作布線887時，布線887能被省略。圖9A中的像素配置可以通過各種各樣的方法來驅(qū)動。尤其是，通過稱為交流驅(qū)動的方法驅(qū)動像素，能抑制液晶元件的劣化(余像)。圖9B是當(dāng)進行交流驅(qū)動的一種的點反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dot inversion driving)時的對圖9A中的像素配置中的每個布線施加電壓的時序圖。通過進行點反轉(zhuǎn)驅(qū)動，能抑制當(dāng)進行交流驅(qū)動時看到的閃爍(flicker)。注意，圖 9B示出輸入到布線885_j的信號985_j、輸入到布線885J+1的信號985J+1、輸入到布線 884_i的信號984_i、輸入到布線884_i+l的信號984_i+l、供給到布線886的電壓986。在圖9A的像素配置中，使與布線885_j電連接的像素中的開關(guān)在1個幀期間中的第j柵極選擇期間處于選擇狀態(tài)(導(dǎo)通狀態(tài))，在除此之外的期間處于非選擇狀態(tài)(截止?fàn)顟B(tài))。并且，在第j柵極選擇期間之后設(shè)置有第j+Ι柵極選擇期間。通過以此方式按順序進行掃描，在1個幀期間內(nèi)按順序選擇所有的像素。在圖9B中的時序圖中，當(dāng)電壓設(shè)置為高電平時，使該像素中的開關(guān)成為選擇狀態(tài)，且當(dāng)電壓設(shè)置為低電平時，使該開關(guān)成為非選擇狀態(tài)。在圖9B的時序圖中，在第k幀(k是自然數(shù))中的第j柵極選擇期間，對用作信號線的布線884_i施加正的信號電壓，對布線884_i+l施加負的信號電壓。再者，在第k幀中的第j+Ι柵極選擇期間，對布線884_i施加負的信號電壓，并且對布線884_i+l施加正的信號電壓。然后，對每個信號線交替施加在每個柵極選擇期間極性反轉(zhuǎn)了的信號。由此，在第 k幀中對像素880_i，j及像素880_i+l，j+1施加正的信號電壓，對像素880_i+l，j及像素 880_i，j+1施加負的信號電壓。然后，在第k+Ι幀中，對每個像素寫入與在第k幀中寫入的信號電壓相反的極性的信號電壓。由此，在第k+Ι幀中，對像素880_i，j及880_i+l，j+l施加負的信號電壓，對像素880_i+l，j及像素880_i，j+1施加正的信號電壓。在同一幀中對相鄰的像素施加不同極性的信號電壓，并且在每1幀中對每個像素反轉(zhuǎn)信號電壓的極性的驅(qū)動方法是點反轉(zhuǎn)驅(qū)動。通過點反轉(zhuǎn)驅(qū)動，抑制液晶元件的劣化并能減少當(dāng)所顯示的圖像整體或一部分均勻時看到的閃爍。注意，將施加到包括布線886_j及886J+1的所有的布線886的電壓能為固定電壓。另外，雖然在時序圖中僅示出布線884的信號電壓的極性，但是實際上在所示出的極性中信號電壓能具有各種各樣的值。在此說明了按每1個點(一個像素)進行極性反轉(zhuǎn)的情況，不局限于此，也能按每多個像素進行極性反轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)按每2 個柵極選擇期間進行待寫入的信號電壓的極性反轉(zhuǎn)時，能減少信號電壓的寫入所需要的功耗。備選地，能按每1列進行極性反轉(zhuǎn)(源極線反轉(zhuǎn))，或者能按每1行進行極性反轉(zhuǎn)(柵極線反轉(zhuǎn))。接著，說明當(dāng)液晶元件是以MVA模式或PVA模式為代表的垂直取向(VA)模式時特別優(yōu)選使用的像素配置及其驅(qū)動方法。VA模式具有如下優(yōu)點制造時不需要研磨工序；顯示黑色圖像時光泄露的量少；以及驅(qū)動電壓的電平低，但是也具有當(dāng)以一個角度看屏幕時圖像質(zhì)量劣化(即，視角小)的問題。為了擴大VA模式下的視角，如圖IOA及IOB所圖示那樣，采用一個像素具有多個子像素(sub pixel)的像素配置是有效的。圖IOA及IOB所圖示的像素配置是當(dāng)像素1080包括兩個子像素(第一子像素1080-1及第二子像素1080-2) 的情況的一個例子。注意，在一個像素中的子像素的數(shù)量不局限于兩個，且也能使用其他數(shù)量。隨著子像素的數(shù)量變大，視角能進一步越大。多個子像素能具有相同的電路配置，在此對所有的子像素具有圖8A中的電路配置的情況進行說明。第一子像素1080-1具有晶體管 1081-1、液晶元件1082-1以及電容器1083-1。連接關(guān)系與圖8A中的電路配置相同。類似地，第二子像素1080-2具有晶體管1081-2、液晶元件1082-2以及電容器1083-2。連接關(guān)系與圖8A中的電路配置相同。對于一個像素所包含的兩個子像素，圖IOA所示的像素配置包含兩條用作掃描線的布線1085(布線1085-1及1085-2)，一條用作信號線的布線1084，以及一條用作電容器線的布線1086。通過使兩個子像素以此方式，共享信號線及電容器線，可以提高開口率。 而且，能使信號線驅(qū)動電路為簡單，由此能降低制造成本。能夠減少液晶面板與驅(qū)動電路IC 之間的連接的個數(shù)，因此能提高成品率。對于一個像素所包含的兩個子像素，圖IOB中的像素配置包含一條用作掃描線的布線1085，兩條用作信號線的布線1084(布線1084-1及布線1084-2)，以及一條用作電容器線的布線1086。當(dāng)使兩個子像素以此方式共享掃描線及電容器線時，能提高開口率。而且，能減少的掃描線的總個數(shù)，因此即使在高清晰的液晶面板中也能充分地延長每個像素的一個柵極線選擇期間，并且能對每個像素寫入適合的信號電壓。圖IlA及圖IlB的每一個是在圖IOB的像素配置中，將液晶元件置換為像素電極的形狀而示意性地圖示元件的電連接的例子。在圖IlA及圖IlB中，電極1088-1代表第一像素電極，電極1088-2代表第二像素電極。在圖IlA中，第一像素電極1088-1對應(yīng)于圖IOB中的液晶元件1082-1的第一端子，以及第二像素電極1088-2對應(yīng)于圖IOB中的液晶元件1082-2的第一端子。就是說，第一像素電極1088-1與晶體管1081-1的源極及漏極的一個電連接，且第二像素電極1088-2與晶體管1081-2的源極及漏極的一個電連接。在圖IlB中，像素電極與晶體管的連接關(guān)系與圖IlA中的連接關(guān)系相反。就是說，第一像素電極1088-1與晶體管1081-2的源極及漏極的一個電連接，且第二像素電極1088-2與晶體管 1081-1的源極及漏極的一個電連接。在本實施方式的像素中，通過與實施方式1 3的任一個的結(jié)構(gòu)組合，能提高具備使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素的開口率。
本實施方式能與任意其他實施方式所說明的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。實施方式5在本實施方式中，對具備在實施方式1 4的任一個中說明的液晶顯示裝置的電子設(shè)備的例子進行說明。圖12A圖示一種便攜式游戲機，該便攜式游戲機能包括殼體9630、顯示部9631、揚聲器9633、操作鍵9635、連接端子9636、記錄介質(zhì)插入讀出部9672等。圖12A中的便攜式游戲機能具有如下功能讀出存儲在記錄介質(zhì)中的程序或數(shù)據(jù)而將其顯示在顯示部上；通過與其他便攜式游戲機進行無線通信而共享信息等。注意，圖12A中的便攜式游戲機所具有的功能不局限于此，而能具有各種各樣的功能。圖12B圖示一種數(shù)碼相機，該數(shù)碼相機能包括殼體9630、顯示部9631、揚聲器 9633、操作鍵9635、連接端子9636、快門按鈕9676、圖像接收部9677等。圖12B中的具有電視接收功能的數(shù)碼相機具有如下功能例如，拍攝靜止圖像及動態(tài)圖像；自動或手動地修正所拍攝的圖像；從天線獲得各種各樣的信息；以及將所拍攝的圖像或從天線獲得的信息顯示在顯示部上等。注意，圖12B中的具有電視接收功能的數(shù)碼相機所具有的功能不局限于此，而能具有各種各樣的功能。圖12C圖示一種電視機，該電視機能包括殼體9630、顯示部9631、揚聲器9633、操作鍵9635、連接端子9636等。圖12C中的電視機具有如下功能將用于電視的電波轉(zhuǎn)換為圖像信號；將圖像信號轉(zhuǎn)換為適于顯示的信號；對圖像信號的幀頻率進行轉(zhuǎn)換等。注意，圖 12C中的電視機所具有的功能不局限于此，而能具有各種各樣的功能。圖13A圖示一種計算機，該計算機能包括殼體9630、顯示部9631、揚聲器9633、操作鍵9635、連接端子9636、指針裝置9681、外部連接端口 9680等。圖13A中的計算機能具有如下功能將各種各樣的信息(例如，靜止圖像、動態(tài)圖像、文本圖像)顯示在顯示部上； 通過各種各樣的軟件(程序)控制處理；諸如無線通信或有線通信等的通信功能；使用通信功能而連接到各種各樣的計算機網(wǎng)絡(luò)；使用通信功能而進行各種各樣的數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收等。注意，圖13A中的計算機所具有的功能不局限于此，而能具有各種各樣的功能。圖13B圖示出一種移動電話，該移動電話能包括殼體9630、顯示部9631、揚聲器 9633、操作鍵9635、麥克風(fēng)9638等。圖13B中的移動電話能具有如下功能顯示各種各樣的信息(例如，靜止圖像、動態(tài)圖像、文本圖像)；將日歷、日期或時間等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的信息進行操作或編輯；通過各種各樣的軟件(程序)控制處理等。注意， 圖13B所示的移動電話所具有的功能不局限于此，且該移動電話能具有各種各樣的功能。圖13C圖示一種包括電子紙的電子設(shè)備(也稱為e-book或e-book閱讀器)，該電子紙能包括殼體9630、顯示部9631、操作鍵9635等。圖13C中的e-book閱讀器能具有如下功能顯示各種各樣的信息(例如，靜止圖像、動態(tài)圖像、文本圖像)；將日歷、日期或時刻等顯示在顯示部上；對顯示在顯示部上的信息進行操作或編輯；通過各種各樣的軟件(程序)控制處理等。注意，圖13C中的e-book閱讀器所具有的功能不局限于此，而能具有各種各樣的功能。在本實施方式中說明的電子設(shè)備中，能提高顯示部所包含的多個像素的開口率。本實施方式能與任意其他實施方式中說明的結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)亟M合而實施。實施例1
本例子示出對通過使用包含氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，液晶顯示裝置的每個像素的開口率提高的程度進行的估算，及該估算的結(jié)果。對柵極施加使晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)的電壓時，流過具有氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的電流(以下，稱為泄漏電流)是0. IpA以下，而具有非晶硅的薄膜晶體管的泄漏電流達到幾百nA左右。因此，在具有氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管中，能實現(xiàn)存儲電容的縮小。 換言之，在設(shè)置有具有氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的像素中，與設(shè)置有具有非晶硅的薄膜晶體管的像素相比，能提高開口率。在此，對開口率提高的程度進行估算，假設(shè)使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管的泄漏電流為IX KT13(A)，且使用非晶硅的薄膜晶體管的泄漏電流為 IX ΙΟ"11 (A)而進行以下說明。用于對像素的開口率進行估算的其他參數(shù)如下面板尺寸為3. 4英寸，表現(xiàn)的灰度為256灰度級，輸入的電壓為10V，且用于顯示的1幀為1. 66 X 10_2 (秒)。另外，柵極絕緣膜具有的介電常數(shù)為3. 7(F/m)、厚度為IX 10_7(m)。首先，對當(dāng)將所述參數(shù)應(yīng)用于像素數(shù)為M0XRGBX960的面板(稱為第一面板)的情況的存儲電容器的面積及開口率進行估算。在該面板中，像素尺寸為沈(μ m) X 78 ( μ m)， 即2. 03X 10_9(m2)。其中，布線及TFT所占的區(qū)域之外的面積為1. 43X 10_9(m2)，且布線及 TFT所占的區(qū)域的面積為6. 00 X ΙΟ"10 (m2)。在包括具備存儲電容器和具有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的像素的第一面板中，存儲電容器至少需要的電容值為4. 25X 10_14(F)。在此情況下，電容器所需要的面積為 1. 30X 10_1(l(m2)，在像素中存儲電容器所占面積的比例為6. 4(% )，開口率為64. 0(% )。另外，在第一面板中，在具備具有非晶硅的薄膜晶體管的像素中，存儲電容器至少需要的電容為4. 25X 10_12(F)。在此情況下，電容器所需要的面積為1. 30X 10_8(m2)，這意味著在像素中存儲電容器所占面積的比例為639. 9(% )，即存儲電容器需要比像素的尺寸更大的面積。另外，對當(dāng)將所述參數(shù)應(yīng)用于像素數(shù)為480XRGBX640的面板(稱為第二面板)的情況的存儲電容器的面積及開口率進行估算。在該面板中，像素的尺寸為36 ( μ m) X 108 ( μ m)，即3. 89X 10_9(m2)。布線及TFT所占的區(qū)域之外的面積為 3. 29 X 10_9 (m2)，布線及TFT所占的區(qū)域的面積為6. 00 X 10_10 (m2)。在包括具備存儲電容器和具有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的像素的第二面板中，存儲電容器至少需要的電容為4.25X10_14(F)。在此情況下，電容器所需要的面積為 1. 30X 10_1(l(m2)，在像素中存儲電容器所占面積的比例為3. 3(% )，開口率為81. 2(% )。另外，在第二面板中，在具備具有非晶硅的薄膜晶體管的像素中，存儲電容器至少需要的電容為4. 25X 10_12(F)。在此情況下，電容器所需要的面積為1. 30X 10_8(m2)，這意味著在像素中存儲電容器所占面積的比例為333. 8(% )，即存儲電容器需要比像素的尺寸更大的面積。在所述第一面板及第二面板中，具有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管的泄漏電流極小，所以能省略用來形成存儲電容器的電容器線。具體地說，圖14A和圖14B圖示省略電容器線的情況的俯視圖及截面圖。圖14A所圖示的像素的俯視圖對應(yīng)于在實施方式1的圖IA 的俯視圖中省略電容器線的圖。從圖14A中的俯視圖及圖14B中的截面圖可知，通過使用具有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，能擴大像素電極105所占的區(qū)域，即能提高開口率。另外，從圖14B中的截面圖可知，通過使用具有氧化物半導(dǎo)體層的薄膜晶體管，能省略電容器線，并且能擴大像素電極105所占的區(qū)域。換言之，能提高開口率。注意，在圖14A和圖14B中的用于第一面板的諸條件下，開口率能提高到70. 4% ；以及在圖14A和圖14B中的第二面板的諸條件下，開口率能提高到84. 5%。如上所述，可知隨著面板的分辨率增高，將提高開口率的氧化物半導(dǎo)體層用于薄膜晶體管的優(yōu)點越大。本申請基于2009年10月9日向日本專利局提交的序號為2009_235觀7的日本專利申請，在此引入其整個內(nèi)容作為參照。
權(quán)利要求
1.一種液晶顯示裝置，包括 掃描線；包括第一晶體管和第一像素電極的第一像素；以及包括第二晶體管和第二像素電極的第二像素， 其中，所述第一像素與所述掃描線電連接，其中所述第一晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層，所述氧化物半導(dǎo)體層隔著柵極絕緣膜位于所述掃描線之上，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度，并且其中所述第二像素電極和所述氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道寬度方向上， 所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道長度方向上， 所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液晶顯示裝置，還包括氧化物絕緣層，其中所述氧化物絕緣層位于至少部分所述氧化物半導(dǎo)體層之上并與其接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液晶顯示裝置，其中所述氧化物絕緣層包含磷或硼。
6.一種液晶顯示裝置，包括 掃描線；信號線；包括第一晶體管和第一像素電極的第一像素；以及包括第二晶體管和第二像素電極的第二像素， 其中，所述第一像素與所述掃描線和所述信號線電連接，其中所述第一晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層，所述氧化物半導(dǎo)體層隔著柵極絕緣膜位于所述掃描線之上，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度，其中所述信號線包括沿著所述掃描線的長度方向延伸且位于所述掃描線之上的部分，并且其中所述第二像素電極和所述氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道寬度方向上， 所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道長度方向上， 所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置，還包括氧化物絕緣層，其中所述氧化物絕緣層位于至少部分所述氧化物半導(dǎo)體層之上并與其接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的液晶顯示裝置，其中所述氧化物絕緣層包含磷或硼。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液晶顯示裝置， 其中所述第一像素還包括絕緣層，并且所述絕緣層位于所述柵極絕緣膜與所述信號線之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的液晶顯示裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的邊緣部分被所述絕緣層覆蓋。
13.一種液晶顯示裝置，包括 掃描線；信號線；包括第一晶體管、第一布線和第一像素電極的第一像素；以及包括第二晶體管和第二像素電極的第二像素， 其中，所述第一像素與所述掃描線和所述信號線電連接， 其中所述第一布線與所述第一像素電極電連接，其中所述第一晶體管包括氧化物半導(dǎo)體層，所述氧化物半導(dǎo)體層隔著柵極絕緣膜位于所述掃描線之上，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度，其中所述信號線包括沿著所述掃描線的長度方向延伸且位于所述掃描線之上的部分，并且其中所述第二像素電極和所述氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道寬度方向上，所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其中在所述第一晶體管的溝道長度方向上，所述氧化物半導(dǎo)體層的寬度大于所述掃描線的寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，還包括氧化物絕緣層，其中所述氧化物絕緣層位于至少部分所述氧化物半導(dǎo)體層之上并與其接觸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的液晶顯示裝置，其中所述氧化物絕緣層包含磷或硼。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的液晶顯示裝置，其中所述第一像素還包括第一絕緣層和第二絕緣層，其中所述第一絕緣層位于所述柵極絕緣膜與所述信號線之間，并且其中所述第二絕緣層位于所述柵極絕緣膜與所述第一布線之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的液晶顯示裝置，其中所述氧化物半導(dǎo)體層的邊緣部分被所述第一絕緣層和所述第二絕緣層覆蓋。
全文摘要
本發(fā)明目的之一是提供一種可以具有高的開口率的液晶顯示裝置，其中液晶顯示裝置所具有的像素具備使用氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管。所述液晶顯示裝置包括多個各具有薄膜晶體管及像素電極的像素。該像素與用作掃描線的第一布線電連接。該薄膜晶體管具有在第一布線上隔著柵極絕緣膜設(shè)置的氧化物半導(dǎo)體層。該氧化物半導(dǎo)體層以超出設(shè)置有第一布線的區(qū)域的邊緣的方式設(shè)置。像素電極和氧化物半導(dǎo)體層彼此重疊。
文檔編號G02F1/1368GK102576174SQ20108004649
公開日2012年7月11日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月9日
發(fā)明者宍戶英明, 荒澤亮 申請人:株式會社半導(dǎo)體能源研究所