[发明专利]液晶显示装置及电子设备

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示装置及电子设备。

背景技术

近年来，在具有绝缘表面的衬底上形成半导体薄膜，并且通过使 用该半导体薄膜制造半导体装置的技术被广泛研究。使用上述的半导 体薄膜的半导体装置可以使用于各种各样的领域，尤其是多用作图像 显示装置的开关元件。

作为上述图像显示装置的开关元件，使用非晶半导体或多晶半导 体。当使用非晶半导体时，有如下优点，即可以排除晶化等所需要的 工序而将工序数抑制到最小限度，因此可以以廉价制造开关元件。另 外，当使用多晶半导体时，有可以制造高性能的开关元件的优点。

作为使用开关元件的图像显示装置的实例，可以举出液晶显示装 置或电致发光显示装置等。液晶显示装置是通过在像素电极和相对电 极之间发生电位差，使液晶分子的取向变化来进行显示的装置。一般 而言，像素设置有保持电容，以便一定时间保持显示时所需要的电位 差。电致发光显示装置是通过对设置在电极之间的发光材料供给电荷， 并且诱导载流子的发光复合来进行显示的装置。

在液晶显示装置中，像素的开口率是决定显示质量的重要条件之 一。由于开口率的提高，亮度也提高，因此可以实现高对比度的显示。 另外，由于开口率的提高，可以减少背光灯的输出。作为提高开口率 的方法，例如有通过使用遮光膜形成保持电容的方法(例如参照专利 文件1)。

作为半导体材料，除了非晶半导体或多晶半导体之外，还存在有 微晶半导体。例如，微晶硅是与非晶硅相同，从前公知的材料。使用 微晶硅的场效应晶体管，在1980年代已存在(例如，参照专利文件2)。 然而，直到现在，与使用非晶硅的晶体管和使用多晶硅的晶体管相比， 使用微晶硅的晶体管的实用化晚迟，只在学会等中散见其报告(例如， 参照非专利文件1)。

[专利文件1]日本专利申请公开Hei 10-170961号公报

[专利文件2]美国专利第5,591,987号

[非专利文件1]Toshiaki Arai和其他，SID 07 DIGEST， 2007，p.1370-1373

在液晶显示装置中，像素部的晶体管(下面也称为“像素晶体管”) 被要求高电流驱动能力和低漏电流特。被要求高电流驱动能力的原因 是，需要迅速地进行保持电容的充电及放电的缘故。被要求低漏电流 特性是因为防止放掉存储在保持电容内的电荷的缘故。

当将非晶半导体使用于像素晶体管时，有如上所示那样可以以廉 价制造的优点。另一方面，由于在非晶半导体中载流子的迁移率低， 使用非晶半导体的晶体管的电流驱动能力也低。虽然通过将晶体管的 沟道宽度变大，可以提高电流驱动能力，然而在此情况下晶体管的尺 寸也变大，因此导致像素的开口率降低的问题。

当将晶体管的尺寸变大时，导致其他问题。例如，在晶体管的源 区域或漏区域和栅布线(也称为栅电极)之间形成的电容(下面称为 耦合电容)变大的问题。如图23所示那样，在电路图中，示出耦合电 容2301和存储电容器2302在栅布线2303和液晶元件2304之间串联 连接的状态。换言之，若栅布线2303的电位变动，则存储电容器2302 的电位也变动。为了将图像质量保持为一定，需要使存储电容器2302 的电位变动十分小，并且提高相对于耦合电容2301的存储电容器2302 的比率，然而若使存储电容器2302变大，则开口率降低。另外，当晶 体管的尺寸变大时，耦合电容2305也变大，因此源信号的钝化等也成 为问题。

如上所述，当将非晶半导体使用于像素晶体管时，保持着所希望 的性能提高开口率是非常困难的。

另一方面，当将多晶半导体使用于像素晶体管时，解决上述低的 迁移率带来的问题。然而，制造液晶显示装置时使用的曝光装置的分 辨率为几μm左右，因此不十分有效地利用多晶半导体的特性。而且， 起因于其沟道宽度大于最适的尺寸，发生漏电流变大的问题。当漏电 流大时，因为需要增大存储电容器，导致开口率的降低。另外，为了 减小漏电流，有时改变设法，即将几个晶体管串联连接等，但是在此 情况下开口率也降低。注意，与LSI等相比其分辨率低的原因在于使 用于液晶显示装置的衬底(代表为玻璃衬底)有几十μm左右的弯曲。 因此，在曝光大面积整体的情况下，必须将曝光装置的聚焦深度设定 为深。

再者，在使用多晶半导体的情况下，存在有制造工序变复杂，而 生产性降低的问题。

发明内容