液晶顯示單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液晶顯示單元，具體地涉及驅(qū)動電路和像素矩陣一體化的液晶顯示單元的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于投影儀(PJ)和平視顯示器(HUD)等特定應(yīng)用的液晶顯示單元為了使透鏡和棱鏡等高價的光學(xué)部件的尺寸較小，要求具有較小的顯示尺寸。同時，由于為了獲得明亮的圖像而照射極強的光，因此這種液晶顯示單元還被要求應(yīng)對由光的照射引起的畫質(zhì)劣化。為了響應(yīng)這些要求，上述的應(yīng)用中所使用的液晶顯示單元大多數(shù)由多晶硅薄膜晶體管工藝或多晶硅TFT工藝制造。作為其理由，可認為是以下方面。首先，多晶硅TFT的場效應(yīng)迀移率比非晶硅薄膜晶體管(a — Si TFT)的場效應(yīng)迀移率大100倍或更多。通過使用多晶硅TFT構(gòu)成液晶顯示單元的外圍電路，能夠使液晶顯示單元小型化。另外，多晶娃TFT的光敏度比a— Si TFT的光敏度低。因此，多晶硅TFT難以由光漏電流引起畫質(zhì)劣化。通常，如果在像素TFT中發(fā)生光漏電流，則像素電壓易于波動，由此引起對比度的下降和閃爍。
[0003]然而，即使在這種液晶顯示單元中使用多晶硅TFT的情況下，如果像在投影儀(PJ)中那樣照射幾百萬Iux或更多的光，則不能忽視多晶硅TFT中的光漏電流。由于多晶硅TFT具有平面型結(jié)構(gòu)，各TFT的通道部經(jīng)由玻璃基板被直接照射光，這可以是引起光漏電流的原因之一。為了應(yīng)對上述問題，日本未審查的專利申請公開(JP-A)N0.H02-15676提出了一種減小這種TFT中的光漏電流的技術(shù)。
[0004]圖12表示JP-A N0.H02-15676中披露的多晶硅TFT的截面結(jié)構(gòu)。在TFT基板101上，由高融點金屬或其氧化物制成的遮光膜320通過層間膜330配置在多晶硅膜340的下方。另外，在多晶硅膜340上形成有柵極絕緣膜350、柵電極360、層間膜370、以及配線金屬380。在使用具有上述結(jié)構(gòu)的TFT的像素部中，柵電極360下方的TFT通道部沒有從TFT基板101側(cè)被直接照射光，由此能夠大幅減小TFT的光漏電流。上述結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于像素部中的TFT，而不應(yīng)用于外圍電路部中的TFT。這是因為配置在TFT通道部下方并具有導(dǎo)電性的遮光膜可引起相應(yīng)的TFT的閾值電壓的波動。在像素部的TFT中，施加于源極和漏極之間的電壓比施加于源極和柵極之間的電壓小。因此，即使發(fā)生上述的閾值電壓波動，TFT也正常地工作。另一方面，在外圍電路部的TFT中，在多數(shù)情況中，源極與漏極之間的電壓和柵極與源極之間的電壓相等。因此，由于閾值電壓的波動，電路特性變動，由此引起外圍電路部的輸出電壓的下降和誤動作。
[0005]因此，對于外圍電路部，提出使用封裝部件進行遮光的方法。圖13是JP-AN0.H06-202160(對應(yīng)于US2003/0025659A1)中披露的投影儀用液晶顯示模塊的剖視圖。液晶顯示模塊包括由TFT基板101、CF基板102、液晶103、密封部件104組成的液晶面板，并構(gòu)成為通過由黑色填充樹脂或陶瓷等不透光的材料形成的封裝部件106覆蓋液晶面板的外圍部。封裝部件106上設(shè)有開口部107，像素矩陣200可經(jīng)由開口部107被照射光。另一方面，外圍電路105設(shè)置在被封裝部件106覆蓋的位置上，由此外圍電路105不受光影響。
[0006]雖然通過上述的方法改善了由TFT的光漏電流引起的問題，但產(chǎn)生液晶顯示模塊的成本提高的另一問題。其原因如下。根據(jù)上述的方法，需要準(zhǔn)備像素部(像素矩陣)沒有被封裝部件覆蓋并且外圍電路被封裝部件覆蓋的液晶顯示模塊。因此，如果液晶面板中像素部與外圍電路之間的距離小，則需要以極高精度組裝液晶面板和封裝部件。然而，液晶面板的外部尺寸包括切斷加工中的公差，并且封裝部件的尺寸也包括公差。另外，在液晶面板和封裝部件的層疊加工中也產(chǎn)生公差。上述公差分別為約0.2_至0.5_。為了準(zhǔn)備像素部一定沒有被封裝部件覆蓋并且外圍電路一定被封裝部件覆蓋的結(jié)構(gòu)，需要圖13中距離Ml和距離M2的值分別等于或大于上述的公差的總值，距離Ml和M2通常分別為約1mm，其中M2表示像素矩陣200的端部到封裝部件106的開口部107的端部的距離，Ml表示封裝部件106的開口部107的端部到外圍電路105的端部的距離。因此，像素矩陣200的端部到外圍電路105的端部的必要的距離為約2mm。在包括設(shè)置在像素矩陣200的兩側(cè)的外圍電路105的液晶面板中，需要確保延伸超過4_的總長度的無效的區(qū)域，由此擴大了液晶面板。如果液晶面板的外形變大，則能夠設(shè)置在一個母基板上的液晶面板的基板數(shù)量減少。因此，特別是在平視顯示器的液晶面板的情況下，其顯示區(qū)域的對角尺寸為約2英寸并且比投影儀用液晶顯示單元的對角尺寸大，可設(shè)置在一個母基板上的基板的數(shù)量顯著地減少，由此使成本提高。
[0007]作為解決上述問題的方法，可使用JP-A N0.2008-165029披露的方法。在該方法中，對像素部的TFT和外圍電路的TFT中的每一者設(shè)置遮光膜，其中對像素部的各TFT的遮光膜供給地電位，對外圍電路的各TFT的遮光膜供給柵極電位。根據(jù)該方法，不需要必須用遮光性的封裝部件覆蓋外圍電路，可使面板尺寸變小。
[0008]另外，作為降低液晶顯示單元的成本的技術(shù)，例如，如JP-A N0.2006-351165(對應(yīng)于US2006/0262074A1)披露的，可以使用將像素部的TFT和外圍電路的TFT形成為單一的導(dǎo)電型的多晶硅TFT的方法。圖14表示JP-A N0.2006-351165中披露的由P型多晶硅TFT構(gòu)成的柵極驅(qū)動器的電路圖，其中Trl至TrS表示晶體管，IN表示輸入信號，OUT表示輸出信號，CLl和CL2表示時鐘信號，RST表示復(fù)位信號，VDD表示電源，VSS表示接地，N表示節(jié)點。
[0009]在將JP-A N0.2008-165029 中披露的 TFT 的遮光方法與 JP-A N0.2006-351165 中披露的由單一導(dǎo)電型的多晶硅TFT構(gòu)成外圍電路的方法組合的情況下，形成外圍電路所需的區(qū)域大幅增大。其結(jié)果，發(fā)明人通過研宄發(fā)現(xiàn)面板尺寸幾乎不能小型化。其原因如下。
[0010]在JP-A N0.2008-165029中披露的方法中，設(shè)置在構(gòu)成外圍電路的各TFT的下方的遮光膜需要被供給與相應(yīng)的TFT的柵電極相同的電位。在圖14所示的電路的示例中，在構(gòu)成掃描電路的一個模塊中使用8個TFT，其中TFT Trl和TFT Tr2這兩者的柵電極電位是共同的，TFT Tr3和TFT Tr4的柵電極電位是共同的，同樣地，TFT Tr7和TFT Tr8的柵電極電位是共同的?？紤]到上述的情況，遮光膜設(shè)置成相互電氣獨立的至少5個獨立的島狀膜。圖15是表示包括用于連接?xùn)烹姌O360和遮光膜320的接觸孔325的單一 TFT的布局圖，圖16表示沿圖15中的線XV1- XVI剖開的剖視圖。在圖15和圖16中，101表示TFT基板，330和370表示層間膜，340表示多晶硅膜，350表示柵極絕緣膜，360表示柵電極，380表示配線金屬。在本文表示的示例中，遮光膜320經(jīng)由貫穿層間膜330和柵極絕緣膜350的接觸孔325與柵電極360電連接。即，需要在作為五個獨立的島狀膜的遮光膜中的每個遮光膜中形成這種接觸孔325。因此，構(gòu)成電路需要的面積大幅增加。由于需要將用于一個模塊的柵極驅(qū)動器設(shè)置在與像素間距相同的寬度內(nèi)，因此在像素間距小的液晶顯示單元中電路面積的增加量顯著增大。
[0011]另外，在由單一的導(dǎo)電型的TFT構(gòu)成電路的液晶面板中，使用自舉(bootstrap)法使得輸出電壓的振幅與電源電壓相等。在圖14中所示的電路中，通過自舉法(使用P型TFT的情況)降低TFT Tr7的柵極電位，并以使輸出信號OUT的振幅與電源VDD和VSS之間的電壓相等的方式工作。如果稍微詳細地進行描述，在自舉法中，首先，使與TFT Tr7的柵極連接的節(jié)點N的電位成為使Tr7為導(dǎo)通狀態(tài)的電位。之后，使節(jié)點N處于浮置狀態(tài)，時鐘信號CLl轉(zhuǎn)變到低電平，由此通過TFT Tr7的源極和柵極之間的電容耦合，節(jié)點N的電位與源極電位(OUT)的電位變化一起降低。在此，如果將JP-A N0.2008-165029中披露的方法應(yīng)用于該電路，則在TFT Tr7的下方設(shè)置在平面視圖中與TFT Tr7的源極和漏極區(qū)域重疊的遮光膜，并且遮光膜與柵電極電連接。因此，節(jié)點N的寄生電容變得極大。這是因為TFTTr6和TFT Tr7被構(gòu)成為形成該電路中的輸出部，為了在規(guī)定時間內(nèi)對作為負載的像素區(qū)域的柵極線進行充放電，TFT Tr7的通道寬度設(shè)定為極大。如果節(jié)點N的寄生電容大，則耗費很長時間使節(jié)點N具有使TFT T