JP2000029068A - 液晶表示装置 - Google Patents

液晶表示装置

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JP2000029068A
JP2000029068A JP19256198A JP19256198A JP2000029068A JP 2000029068 A JP2000029068 A JP 2000029068A JP 19256198 A JP19256198 A JP 19256198A JP 19256198 A JP19256198 A JP 19256198A JP 2000029068 A JP2000029068 A JP 2000029068A
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JP
Japan
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liquid crystal
crystal display
display device
active layer
amorphous silicon
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JP19256198A
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English (en)
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Shoji Kanamaru
正二 金丸
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アモルファスシリコン型の液晶表示装置では
高速スイッチング性能が得られず、また高速なドライバ
ー部を外付けするとコスト増になり、ポリシリコン型の
液晶表示装置ではポリシリコン化するためにスループッ
トが低くなったりコスト増となる。 【解決手段】 絵素部20と該絵素部20のスイッチン
グを行うドライバー部40とが同一の基板10上に形成
されている薄膜トランジスタ型の液晶表示装置1であっ
て、絵素部20のTFT21に形成されている活性層2
4はアモルファスシリコンからなり、ドライバー部40
のTFT41に形成されている活性層44はアモルファ
スシリコンを熱処理することによって改質してなるポリ
シリコンからなり、活性層24,44の膜厚が30nm
より厚く60nm以下になっているものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に関
し、詳しくはTFT(Thin Film Toransistor )型の液
晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】アモルファスシリコン型の液晶表示装置
〔LCD(Liquid Crystal Device )〕においては、絵
素部の薄膜トランジスタ(以下、TFTという)はその
活性層をアモルファスシリコンにて作製しても問題なく
TFTとしての性能を発揮するものとなる。
【0003】一方、ポリシリコン型の液晶表示装置にお
いては、絵素部のTFTもドライバー部のTFTも、と
もに活性層をポリシリコンで形成しても必要とする性能
を有するものとなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アモル
ファスシリコン型の液晶表示装置においては、ドライバ
ー部のTFTの活性層をアモルファスシリコンによって
作製すると、アモルファスシリコンの電子移動度が遅い
ため、そのTFTは所定のドライバーとしての高速スイ
ッチング性能を得ることができない。そのため、アモル
ファスシリコン型TFTの液晶表示装置は、液晶モジュ
ールの外にポリシリコンあるいは結晶シリコン等によっ
て活性層が作製されたドライバー部を付加していた。そ
の結果、部品数の増加とアッセンブル工程の増加によっ
て、その液晶表示装置のコストは増大していた。
【0005】一方、ポリシリコン型の液晶表示装置にお
いては、絵素部とドライバー部の全てをポリシリコンと
するために、高温処理法もしくはエキシマレーザ光の照
射により加熱処理するエキシマレーザ法を行うことを必
要とする。上記高温処理法は基板に普通の無アルカリガ
ラスを用いることができないため、高価な石英基板等を
使用しなければならない。その結果、コストが高いもの
となっていた。一方、上記エキシマレーザ法は、エキシ
マレーザ光のスキャニングによってアモルファスシリコ
ンをポリシリコン化しているため、その処理に長時間を
要するのでコスト増になっていた。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた液晶表示装置である。すなわち、
絵素部とこの絵素部のスイッチングを行うドライバー部
とが同一基板上に形成されている薄膜トランジスタ(T
FT)型の液晶表示装置であって、絵素部の薄膜トラン
ジスタに形成されている活性層はアモルファスシリコン
からなり、ドライバー部のTFTに形成されている活性
層はアモルファスシリコンを熱処理することによって改
質してなるポリシリコンからなり、それらの各活性層
は、該各活性層の膜厚が30nmより厚く60nm以下
に形成されているものである。
【0007】上記液晶表示装置では、絵素部のTFTの
活性層がアモルファスシリコンで形成され、ドライバー
部のTFTの活性層がアモルファスシリコンを結晶化し
たポリシリコンで形成され、しかも各活性層が形成され
るアモルファスシリコンは、その膜厚が30nmより厚
く60nm以下に形成されていることから、結晶化した
ポリシリコン部分が剥がれることはなく、光感度の高ま
りによる特性変化もない。また、絵素部はTFTによる
クリアーな微細画像が得られるとともに、ドライバー部
はポリシリコンTFTにより高速スイッチングが得られ
る。
【0008】上記アモルファスシリコンからなる活性層
の膜厚が30nm以下ではポリシリコン化のためのエキ
シマレーザアニーリング時に、レーザ出力を高精度に制
御しないと、ポリシリコン膜が剥がれ易くなる。また段
差部に形成されているポリシリコン膜には亀裂が入りや
すい。一方、上記アモルファスシリコン膜の膜厚が60
nmを超えると、ポリシリコン化のためのエキシマレー
ザ光は大出力が必要となり、十分なポリシリコン化を行
うことが困難になる。またアモルファスシリコンの光感
度が高まり、外部光によって特性が変化し易くなる。以
上により、活性層の膜厚は、30nmより厚く60nm
以下とすることが必要になり、望ましくは40nm以上
50nm以下の範囲の膜厚が最適である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の液晶表示装置に係わる実
施の形態の一例を、図1により説明する。図1では、
(1)に概略レイアウト図を示し、(2)に絵素部のT
FTとドライバー部のTFTの概略構成断面図を示す。
【0010】図1の(1)に示すように、TFT型液晶
表示装置1はガラスもしくは石英等の透明な基板10上
に形成される。この基板10上には、絵素部20が配置
され、ここでは上記絵素部20の2辺にそってドライバ
ー部40が配置されている。すなわち、絵素部20とド
ライバー部40とは同一の基板10に搭載されている。
なお、ドライバー部40は、上記図示したように絵素部
20の周囲の2辺だけに配置位置が限定されるものでは
なく、その配置位置は絵素部20の1辺、3辺、4辺の
いずれであってもよい。
【0011】上記絵素部20のTFTの活性層には、プ
ラズマCVD(Chemical Vapor Deposition :化学的気
相成長)法等によって形成されたアモルファスシリコン
薄膜が用いられている。一方、ドライバー部40のTF
Tの活性層には、上記アモルファスシリコン薄膜と同時
に形成されたアモルファスシリコン薄膜にエキシマレー
ザ光を照射する加熱処理(以下エキシマレーザ処理とい
う)によって結晶化したポリシリコン薄膜が用いられて
いる。上記アモルファスシリコン薄膜は30nmより厚
く60nm以下に形成されている。
【0012】上記活性層となるアモルファスシリコン薄
膜を、膜厚が30nm以下となるように形成されている
場合には、ポリシリコン化のためのエキシマレーザ処理
時のレーザ出力を高精度に制御しないと、ポリシリコン
膜が下地から剥がれ易くなる。また段差部に形成されて
いるポリシリコン膜には亀裂が入りやすくなる。一方、
アモルファスシリコン薄膜を膜厚が60nmを超える状
態に形成されている場合には、ポリシリコン化のための
エキシマレーザ光は大出力が必要となり、十分なポリシ
リコン化を行うことが困難になる。またアモルファスシ
リコンの光感度が高まり、外部光によって特性が変化し
易くなる。以上により、活性層の膜厚は、30nmより
厚く60nm以下とすることが必要になり、望ましくは
40nm以上50nm以下の範囲の膜厚が最適である。
【0013】なお、上記絵素部20に形成されたアモル
ファスシリコン薄膜とドライバー部40に形成されたア
モルファスシリコン薄膜は同時に形成されたものであっ
ても、別々に形成されるものであってもよい。
【0014】さらに上記絵素部20のTFT(図示省
略)とドライバー部40とは配線(図示省略)により結
線されている。またドライバー部40内の配線(図示省
略)でこの液晶表示装置1の外部と接続する配線(図示
省略)は、ドライバー部40より接続される。さらにド
ライバー部40上には樹脂(例えばエポキシ樹脂、ポリ
イミド樹脂等)からなるオーバコート膜(図示省略)が
形成されている。
【0015】次に絵素部のTFTとドライバー部のTF
Tの概略構成を図1の(2)によって説明する。ここで
は一例として、ボトムゲート型の逆スタガ構造のTFT
を示す。当然のことながら、TFTの構造は他の構造、
例えばトップゲート型であってもよい。
【0016】図1の(2)に示すように、基板10は少
なくとも表面側が絶縁性を有している透明基板からなっ
ている。この基板10の絵素部20には、以下のような
構成のTFT21が形成されている。
【0017】すなわち、絵素部20の基板10上にはゲ
ート電極22が形成されている。このゲート電極22
は、例えば断面略台形状(上底の長さ<下底に長さ)を
成している。さらにこのゲート電極22を覆う状態にゲ
ート絶縁膜23が形成され、さらにゲート絶縁膜23上
に活性層24が形成されている。上記ゲート絶縁膜23
は、例えばゲート電極22側より酸化シリコン膜と窒化
シリコン膜とを積層したものからなり、活性層24はア
モルファスシリコン薄膜からなる。上記ゲート電極22
の上方の活性層24上には絶縁膜25が形成されてい
る。この絶縁膜25の下方の活性層24がチャネル領域
となる。また上記絶縁膜25の両側における上記活性層
24上にはソース、ドレイン電極26,27が、その一
端が上記絶縁膜25の端部を覆う状態に形成されてい
る。
【0018】一方、この基板10のドライバー部40に
は、以下のような構成のTFT41が形成されている。
【0019】すなわち、ドライバー部40の基板10上
にはゲート電極42が形成されている。このゲート電極
42は、例えば断面略台形状(上底の長さ<下底に長
さ)を成している。さらにこのゲート電極42を覆う状
態にゲート絶縁膜43が形成され、さらにゲート絶縁膜
43上に活性層44が形成されている。上記ゲート絶縁
膜43は、例えばゲート電極42側より酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜とを積層したものからなり、上記活性
層44はアモルファスシリコン薄膜にエキシマレーザ光
を照射して結晶化したポリシリコン薄膜からなる。上記
ゲート電極42の上方の活性層44上には絶縁膜45が
形成されている。この絶縁膜45の下方の活性層44が
チャネル領域となる。また上記絶縁膜45の両側におけ
る上記活性層44上にはソース、ドレイン電極46,4
7が、その一端が上記絶縁膜45の端部を覆う状態に形
成されている。
【0020】さらにドライバー部40を覆う状態に、樹
脂(例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等)からなる
オーバコート膜(図示省略)が形成されている。
【0021】なお、上記ゲート電極22,42が陽極酸
化可能な材料、例えばアルミニウムで形成されている場
合には、その表面に陽極酸化膜(図示省略)を形成して
もよい。
【0022】上記TFT21,41の製造プロセスを以
下に簡単に説明する。まず基板10上に通常のゲート電
極の形成プロセスによってゲート電極22,42を形成
する。例えばゲート電極を形成する膜を基板11上に成
膜した後、リソグラフィー技術とエッチングとによりそ
の膜をパターニングして、ゲート電極22,42を形成
する。その後、ゲート電極22,42の表面を陽極酸化
して陽極酸化膜(図示省略)を形成してもよい。
【0023】次いで基板10上に上記ゲート電極22,
42を覆うものでゲート絶縁膜23,43となる絶縁膜
を同時に形成する。次に絵素部20およびドライバー部
42にアモルファスシリコン薄膜を単層で、膜厚が30
nmより厚く60nm以下になるように、所定の膜厚に
形成する。好ましくは、40nm〜50nmの範囲内の
所定の膜厚に形成する。このうち、絵素部20に形成し
たアモルファスシリコン薄膜は活性層24になる。次い
でアモルファスシリコン薄膜のドライバー部41のみに
エキシマレーザ光を照射して結晶化するエキシマレーザ
処理を行い、単層で形成したアモルファスシリコン薄膜
をポリシリコン薄膜に改質する。これがポリシリコン薄
膜からなる活性層44になる。したがって、絵素部20
の活性層24の全てがアモルファスシリコン薄膜で形成
され、ドライバー部40を活性層44の全てがポリシリ
コン薄膜で形成されることになる。
【0024】次にTFT形成側の全面にエッチングスト
ッパとなる絶縁膜を成膜した後、リソグラフィー技術
(通常のレジストを用いたエッチングマスクの形成技
術)とエッチングとによりそのエッチングストッパとな
る絶縁膜をパターニングして、活性層24上に絶縁膜2
5を形成し、同時に活性層44上に絶縁膜45を形成す
る。この絶縁膜25,45の直下の活性層24,44が
チャネル領域となる。さらにアモルファスシリコン薄膜
とポリシリコン薄膜、およびゲート電極を形成するため
の絶縁膜等を、リソグラフィー技術(通常のレジストを
用いたエッチングマスクの形成技術)とエッチングとに
よりパターニングを行い、活性層24と活性層44、お
よびゲート絶縁膜23,43を形成する。
【0025】さらに活性層24上にソース、ドレイン領
域26,27を形成し、同時に活性層44上にソース、
ドレイン領域46,47を形成する。さらにソース、ド
レイン領域26,27上にソース、ドレイン電極28,
29を形成するとともに、ソース、ドレイン領域46,
47上にソース、ドレイン電極48,49を形成する。
【0026】上記液晶表示装置1では、各活性層24,
44が形成されるアモルファスシリコン薄膜の膜厚が3
0nmより厚く60nm以下であることから、結晶化し
たポリシリコン部分が剥がれることはなく、光感度の高
まりによる特性変化もない。また絵素部はTFTによる
クリアーな微細画像が得られる。さらにドライバー部4
0のアモルファスシリコン薄膜をエキシマレーザ処理に
より結晶化したポリシリコン薄膜を、ドライバー部40
のTFT41の活性層44に用いているので、ドライバ
ー部のTFT41は高速スイッチング動作が可能にな
る。また絵素部20を含めて全面結晶化する全面ポリシ
リコン型の液晶表示装置よりも結晶化する部分がドライ
バー部40のアモルファスシリコン薄膜のみなので、結
晶化面積が少なくなる。そのため、低コストでかつ高ス
ループットにて液晶表示装置1が作製される。
【0027】
【発明の効果】以上、説明したように本発明の液晶表示
装置によれば、絵素部のTFTの活性層がアモルファス
シリコンで形成され、ドライバー部のTFTの活性層が
アモルファスシリコンを結晶化したポリシリコンで形成
され、しかも各アモルファスシリコンの膜厚が30nm
より厚く60nm以下に形成されていることから、結晶
化したポリシリコン部分が剥がれることはなく、光感度
の高まりによる特性変化もない。また絵素部はTFTに
よるクリアーな微細画像を得ることができ、ドライバー
部はポリシリコンTFTにより高速スイッチングが可能
になる。さらにドライバー部のみを熱処理して改質した
ポリシリコンを用いているので、全面ポリシリコン型の
液晶表示装置よりも低コストでかつ高スループットにて
作製することができる液晶表示装置となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の液晶表示装置に係わる実施の形態の一
例を示す図であって、(1)は概略レイアウト図であ
り、(2)は絵素部のTFTとドライバー部のTFTの
概略構成断面図である。
【符号の説明】
1…液晶表示装置、10…基板、20…絵素部、21,
41…TFT(薄膜トランジスタ)、24,44…活性
層、40…ドライバー部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 GA59 JA26 JA29 JA33 JA35 JA36 JA38 JA39 JA42 JA43 JA44 JA46 JB13 JB23 JB27 JB32 JB36 JB38 JB54 JB56 JB63 JB69 KA04 KA05 MA05 MA08 MA14 MA15 MA16 MA18 MA19 MA20 MA22 MA24 MA27 MA30 MA35 MA37 MA41 NA01 NA05 NA22 NA25 NA27 NA29 PA06 5C094 AA13 AA44 BA03 BA43 CA19 DA13 FB14 JA08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絵素部と該絵素部のスイッチングを行う
    ドライバー部とが同一基板上に形成されている薄膜トラ
    ンジスタ型の液晶表示装置であって、 前記液晶表示装置の絵素部の薄膜トランジスタに形成さ
    れている活性層はアモルファスシリコンからなり、 前記ドライバー部の薄膜トランジスタに形成されている
    活性層はアモルファスシリコンを熱処理することによっ
    て改質してなるポリシリコンからなり、前記各活性層
    は、該各活性層の膜厚が30nmより厚く60nm以下
    に形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の液晶表示装置において、 前記絵素部の薄膜トランジスタと前記ドライバー部とは
    配線により結線されていて、 前記ドライバー部内の配線で該液晶表示装置の外部と接
    続する配線は、該ドライバー部より接続されることを特
    徴とする液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の液晶表示装置において、 前記ドライバー部上には樹脂からなるオーバコート膜が
    形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の液晶表示装置において、 前記ドライバー部上には樹脂からなるオーバコート膜が
    形成されていることを特徴とする液晶表示装置。
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