液晶显示单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶显示单元，具体地涉及驱动电路和像素矩阵一体化的液晶显示单元的结构。
【背景技术】
[0002]用于投影仪(PJ)和平视显示器(HUD)等特定应用的液晶显示单元为了使透镜和棱镜等高价的光学部件的尺寸较小，要求具有较小的显示尺寸。同时，由于为了获得明亮的图像而照射极强的光，因此这种液晶显示单元还被要求应对由光的照射引起的画质劣化。为了响应这些要求，上述的应用中所使用的液晶显示单元大多数由多晶硅薄膜晶体管工艺或多晶硅TFT工艺制造。作为其理由，可认为是以下方面。首先，多晶硅TFT的场效应迀移率比非晶硅薄膜晶体管(a — Si TFT)的场效应迀移率大100倍或更多。通过使用多晶硅TFT构成液晶显示单元的外围电路，能够使液晶显示单元小型化。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难以由光漏电流引起画质劣化。通常，如果在像素TFT中发生光漏电流，则像素电压易于波动，由此引起对比度的下降和闪烁。
[0003]然而，即使在这种液晶显示单元中使用多晶硅TFT的情况下，如果像在投影仪(PJ)中那样照射几百万Iux或更多的光，则不能忽视多晶硅TFT中的光漏电流。由于多晶硅TFT具有平面型结构，各TFT的通道部经由玻璃基板被直接照射光，这可以是引起光漏电流的原因之一。为了应对上述问题，日本未审查的专利申请公开(JP-A)N0.H02-15676提出了一种减小这种TFT中的光漏电流的技术。
[0004]图12表示JP-A N0.H02-15676中披露的多晶硅TFT的截面结构。在TFT基板101上，由高融点金属或其氧化物制成的遮光膜320通过层间膜330配置在多晶硅膜340的下方。另外，在多晶硅膜340上形成有栅极绝缘膜350、栅电极360、层间膜370、以及配线金属380。在使用具有上述结构的TFT的像素部中，栅电极360下方的TFT通道部没有从TFT基板101侧被直接照射光，由此能够大幅减小TFT的光漏电流。上述结构主要应用于像素部中的TFT，而不应用于外围电路部中的TFT。这是因为配置在TFT通道部下方并具有导电性的遮光膜可引起相应的TFT的阈值电压的波动。在像素部的TFT中，施加于源极和漏极之间的电压比施加于源极和栅极之间的电压小。因此，即使发生上述的阈值电压波动，TFT也正常地工作。另一方面，在外围电路部的TFT中，在多数情况中，源极与漏极之间的电压和栅极与源极之间的电压相等。因此，由于阈值电压的波动，电路特性变动，由此引起外围电路部的输出电压的下降和误动作。
[0005]因此，对于外围电路部，提出使用封装部件进行遮光的方法。图13是JP-AN0.H06-202160(对应于US2003/0025659A1)中披露的投影仪用液晶显示模块的剖视图。液晶显示模块包括由TFT基板101、CF基板102、液晶103、密封部件104组成的液晶面板，并构成为通过由黑色填充树脂或陶瓷等不透光的材料形成的封装部件106覆盖液晶面板的外围部。封装部件106上设有开口部107，像素矩阵200可经由开口部107被照射光。另一方面，外围电路105设置在被封装部件106覆盖的位置上，由此外围电路105不受光影响。
[0006]虽然通过上述的方法改善了由TFT的光漏电流引起的问题，但产生液晶显示模块的成本提高的另一问题。其原因如下。根据上述的方法，需要准备像素部(像素矩阵)没有被封装部件覆盖并且外围电路被封装部件覆盖的液晶显示模块。因此，如果液晶面板中像素部与外围电路之间的距离小，则需要以极高精度组装液晶面板和封装部件。然而，液晶面板的外部尺寸包括切断加工中的公差，并且封装部件的尺寸也包括公差。另外，在液晶面板和封装部件的层叠加工中也产生公差。上述公差分别为约0.2_至0.5_。为了准备像素部一定没有被封装部件覆盖并且外围电路一定被封装部件覆盖的结构，需要图13中距离Ml和距离M2的值分别等于或大于上述的公差的总值，距离Ml和M2通常分别为约1mm，其中M2表示像素矩阵200的端部到封装部件106的开口部107的端部的距离，Ml表示封装部件106的开口部107的端部到外围电路105的端部的距离。因此，像素矩阵200的端部到外围电路105的端部的必要的距离为约2mm。在包括设置在像素矩阵200的两侧的外围电路105的液晶面板中，需要确保延伸超过4_的总长度的无效的区域，由此扩大了液晶面板。如果液晶面板的外形变大，则能够设置在一个母基板上的液晶面板的基板数量减少。因此，特别是在平视显示器的液晶面板的情况下，其显示区域的对角尺寸为约2英寸并且比投影仪用液晶显示单元的对角尺寸大，可设置在一个母基板上的基板的数量显著地减少，由此使成本提高。
[0007]作为解决上述问题的方法，可使用JP-A N0.2008-165029披露的方法。在该方法中，对像素部的TFT和外围电路的TFT中的每一者设置遮光膜，其中对像素部的各TFT的遮光膜供给地电位，对外围电路的各TFT的遮光膜供给栅极电位。根据该方法，不需要必须用遮光性的封装部件覆盖外围电路，可使面板尺寸变小。
[0008]另外，作为降低液晶显示单元的成本的技术，例如，如JP-A N0.2006-351165(对应于US2006/0262074A1)披露的，可以使用将像素部的TFT和外围电路的TFT形成为单一的导电型的多晶硅TFT的方法。图14表示JP-A N0.2006-351165中披露的由P型多晶硅TFT构成的栅极驱动器的电路图，其中Trl至TrS表示晶体管，IN表示输入信号，OUT表示输出信号，CLl和CL2表示时钟信号，RST表示复位信号，VDD表示电源，VSS表示接地，N表示节点。
[0009]在将JP-A N0.2008-165029 中披露的 TFT 的遮光方法与 JP-A N0.2006-351165 中披露的由单一导电型的多晶硅TFT构成外围电路的方法组合的情况下，形成外围电路所需的区域大幅增大。其结果，发明人通过研宄发现面板尺寸几乎不能小型化。其原因如下。
[0010]在JP-A N0.2008-165029中披露的方法中，设置在构成外围电路的各TFT的下方的遮光膜需要被供给与相应的TFT的栅电极相同的电位。在图14所示的电路的示例中，在构成扫描电路的一个模块中使用8个TFT，其中TFT Trl和TFT Tr2这两者的栅电极电位是共同的，TFT Tr3和TFT Tr4的栅电极电位是共同的，同样地，TFT Tr7和TFT Tr8的栅电极电位是共同的。考虑到上述的情况，遮光膜设置成相互电气独立的至少5个独立的岛状膜。图15是表示包括用于连接栅电极360和遮光膜320的接触孔325的单一 TFT的布局图，图16表示沿图15中的线XV1- XVI剖开的剖视图。在图15和图16中，101表示TFT基板，330和370表示层间膜，340表示多晶硅膜，350表示栅极绝缘膜，360表示栅电极，380表示配线金属。在本文表示的示例中，遮光膜320经由贯穿层间膜330和栅极绝缘膜350的接触孔325与栅电极360电连接。即，需要在作为五个独立的岛状膜的遮光膜中的每个遮光膜中形成这种接触孔325。因此，构成电路需要的面积大幅增加。由于需要将用于一个模块的栅极驱动器设置在与像素间距相同的宽度内，因此在像素间距小的液晶显示单元中电路面积的增加量显著增大。
[0011]另外，在由单一的导电型的TFT构成电路的液晶面板中，使用自举(bootstrap)法使得输出电压的振幅与电源电压相等。在图14中所示的电路中，通过自举法(使用P型TFT的情况)降低TFT Tr7的栅极电位，并以使输出信号OUT的振幅与电源VDD和VSS之间的电压相等的方式工作。如果稍微详细地进行描述，在自举法中，首先，使与TFT Tr7的栅极连接的节点N的电位成为使Tr7为导通状态的电位。之后，使节点N处于浮置状态，时钟信号CLl转变到低电平，由此通过TFT Tr7的源极和栅极之间的电容耦合，节点N的电位与源极电位(OUT)的电位变化一起降低。在此，如果将JP-A N0.2008-165029中披露的方法应用于该电路，则在TFT Tr7的下方设置在平面视图中与TFT Tr7的源极和漏极区域重叠的遮光膜，并且遮光膜与栅电极电连接。因此，节点N的寄生电容变得极大。这是因为TFTTr6和TFT Tr7被构成为形成该电路中的输出部，为了在规定时间内对作为负载的像素区域的栅极线进行充放电，TFT Tr7的通道宽度设定为极大。如果节点N的寄生电容大，则耗费很长时间使节点N具有使TFT T